Brevet FR2895683A1 — publié le 20070706

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de filtre pour nettoyer un liquide, notamment un carburant, comprenant un élément de filtre en forme de surface ayant au moins une surface de fil-tre pour nettoyer le liquide. Etat de la technique Le nettoyage de fluide, notamment de liquide tel que le carburant, se fait selon l'état actuel de la technique en grande partie à l'aide d'éléments de filtre en étoile. Dans de telles installations de filtre il y a des éléments de filtre en forme de surfaces constituant une surface de section en forme d'étoile dans une cartouche de filtre cylindrique. Les éléments de filtre en forme de surfaces ainsi mis en forme sont traversés d'un côté vers l'autre par le fluide ou liquide à nettoyer ; en général cela se fait de l'extérieur vers l'intérieur et la ma- tière filtrante de l'élément de filtre en forme de surface est traversée par le liquide. En traversant la matière filtrante, les particules se séparent comme souhaité sur la face de l'élément de filtre en forme de surface, tournée vers l'arrivée du liquide. Il peut également y avoir, du côté intérieur ou du côté extérieur, une séparation de l'eau par rapport au fluide, notamment organique, par un effet de coalescence sur la matière filtrante. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation de filtre et un procédé de fabrication de celle-ci permettant d'assurer un nettoyage très poussé de fluide/liquide de manière économique, et durable pendant toute la durée de fonctionnement de l'installation de filtre. Exposé de l'invention A cet effet, l'invention concerne une installation de filtre, caractérisée en ce que l'élément de filtre en forme de surface comporte deux surfaces de filtre qui se font face à faible distance et délimitent entre elles un canal conduisant le liquide le long des deux surfaces de filtre. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle installation de filtre, procédé caractérisé en ce qu' - on prépare un élément de filtre en forme de surface appliquée sur un film de support, - on enroule l'élément de filtre en forme de surface avec le film de support pour former une cartouche de filtre, - on munit la cartouche de filtre d'une première surface de couverture à l'une de ses faces frontales, - on enlève le film de support qui a été co-enroulé de la cartouche de filtre et - on munit la cartouche de filtre d'une seconde surface de couverture sur sa seconde face frontale. Dans l'installation de filtre selon l'invention, le fluide (liquide) à filtrer est guidé dans un canal le long de la matière filtrante, canal formé par les deux surfaces de filtre en regard et qui sont proches l'une de l'autre pour former entre elles le canal. Les surfaces filtrantes ainsi réalisées assurent le filtre souhaité, de sorte que les particules se déposent à la surface limite entre la matière filtrante et le liquide en pénétrant dans la surface filtrante. Cette pénétration est favorisée notamment parce que le liquide est guidé intentionnellement le long de la surface filtrante. Les particules ou impuretés du liquide ne sont pas enfoncées dans les pores ouverts de la matière filtrante ou du milieu filtrant de la surface filtrante dans le cas du nettoyage de liquide selon l'invention. Mais, en revanche, les particules ne s'accumulent qu'à la surface de la matière filtrante. On évite ainsi que la matière filtrante ne se bouche rapidement. De plus, dans l'installation de filtre selon l'invention, pour des dimensions extérieures identiques de l'installation de filtre, on aura une surface filtrante beaucoup plus importante. Le procédé de fabrication d'une telle installation de filtre selon l'invention, telle que définie ci-dessus, permet une automatisation et ainsi une réalisation particulièrement économique. De plus, la fabri- cation ne nécessite pas jusqu'alors l'utilisation de cylindre de gaufrage pour plier la bande constituant le milieu filtrant. Il n'est pas nécessaire de réaliser des bossages d'impression dans la matière filtrante ou le mi-lieu filtrant pour constituer des organes d'écartement même si de telles bosses peuvent être avantageuses dans certaines formes de réalisations (notamment pour des volumes importants) dans l'installation de filtre selon l'invention. Globalement, selon le procédé de l'invention, la disposition enroulée notamment en spirale de l'élément de filtre ou élément filtrant en forme de surface permet une fabrication en série beaucoup plus simple d'installations de filtre par comparaison avec les procédés connus. Selon un développement avantageux de l'installation de filtre de l'invention, l'élément filtrant ou élément de filtre en forme de surface comporte au niveau d'au moins une surface filtrante, une couche de matière filtrante du côté tourné vers le liquide qui s'écoule, pour éliminer les particules du liquide et une couche d'arrêt située derrière cette couche de matière filtrante évite que le liquide ne traverse la sur-face filtrante. Une telle installation de filtre évite que le liquide à net- toyer ne traverse l'élément de filtre et se traduit de cette manière par une résistance à l'écoulement (perte de charge) considérablement plus faible pour le liquide. Le filtrage et le cas échéant également la séparation de l'eau se font dans une telle installation de filtre selon l'invention exclusivement par la circulation du liquide le long de la surface de l'élément de filtre. Parmi de nombreux avantages, il y a notamment ce-lui que la différence de pression n'augmente pas de façon exponentielle avec l'augmentation de la charge de la matière filtrante par des impuretés, comme cela est le cas dans les installations de filtre connues dans lesquelles le liquide à nettoyer traverse la matière filtrante. De plus, il est particulièrement avantageux dans l'installation de filtre selon l'invention que les surfaces filtrantes qui se font face soient installées pratiquement de manière équidistante. La ré-partition de la pression du fluide entrant est ainsi particulièrement avantageuse du point de vue de l'effet de nettoyage, recherché, sur tout le chemin de passage du canal constitué par les surfaces filtrantes pour assurer l'effet de nettoyage recherché. De plus, une telle installation de filtre avec des surfaces filtrantes écartées de manière identique, et qui peut être réalisée au moins par segment avec une disposition parfaite-ment parallèle, peut également se fabriquer d'une manière particulière- ment simple et économique. En outre, il est particulièrement avantageux dans l'installation de filtre selon l'invention que les deux surfaces filtrantes qui se font face soient constituées par un unique élément de filtre en forme de surface que l'on enroule en plusieurs couches. Cette solution est particulièrement avantageuse du point de vue économique à cause du faible nombre de pièces pour la fabrication et le montage de l'installation de filtre. Un élément de filtre en forme de surface enroulé en spirale est une solution globalement particulièrement avantageuse pour répondre aux exigences en partie très antagonistes. Un tel enroulement en forme de spirale forme un canal d'écoulement long, de grande section constante et la matière filtrante des parois du canal est fabriquée de manière économique avec seulement un élément de filtre. L'élément de filtre ou élément filtrant en forme de surface utilisable notamment pour un tel développement est de préférence constitué de plusieurs couches en forme de cartouche de filtre cylindrique dont les faces frontales sont munies d'une première et d'une seconde surface de couverture. La cartouche de filtre ainsi obtenue peut avoir des dimensions extérieures identiques à celles des cartouches de filtres connus et servir ainsi de pièce de rechange. En variante ou en plus, l'élément de filtre en forme de surface, à plusieurs couches formées comme une cartouche de filtre cylindrique, est attaqué radialement de l'extérieur par le liquide dans la direction tangentielle. Une cartouche de filtre selon l'invention, le li- quide arrive dans la direction tangentielle selon un chemin un spirale, radialement vers l'intérieur, et les forces centrifuges agissent de plus en plus sur le liquide, ce qui intensifie à la fois la séparation des particules les plus fines et l'effet de coalescence pour la séparation de l'eau. D'une manière particulièrement préférentielle, le liquide travers le canal formé chaque fois par deux surfaces de filtre dans la direction tangentielle pour passer ainsi à l'extérieur en sortant de l'élément de filtre en forme de cartouche dans la direction axiale. Dans le cas d'un tel élément de filtre enroulé en spirale et/ ou d'une telle cartouche de filtre, l'élément de filtre ou élément fil- trant en forme de surface a une structure à trois couches comprenant une couche intérieure de matière de support munie sur ses deux faces de couches de matière filtrante. La couche de matière de support est de préférence un support mince imprégné de résine non durcie, en particulier un support en cellulose. Un tel support est d'abord souple et peut facilement s'enrouler dans cet état. Ensuite, on peut solidifier le support par une opération de durcissement effectuée ensuite. Le support est de préférence muni d'un milieu filtrant actif formé par un procédé de soufflage fusion et/ou par un non-tissé. De telles matières filtrantes peuvent offrir une rugosité de surface particulièrement faible avec une résistance de charge ou perte de charge faible, correspondante, mais un tel élément de filtre selon l'invention offre néanmoins une capacité de filtrage importante. On obtient une séparation d'eau particulièrement poussée si selon un autre développement de l'installation de filtre selon 15 l'invention, une installation, notamment un tamis servant à séparer l'eau du liquide filtré, est prévue en aval de l'élément de filtre en forme de surface, ce tamis ayant notamment une dimension de maille inférieure à environ 60 m et de préférence inférieure à environ 50 m et plus particulièrement inférieure à 40 m. L'installation pour séparer 20 l'eau est particulièrement avantageuse si réalisée en polyamide. Enfin cette installation pour séparer l'eau, notamment le tamis, peut être de forme conique, placé notamment au centre de la cartouche de filtre comme un insert. Un tel insert conique servant à séparer l'eau, de préférence au milieu de la cartouche de filtre, permet 25 d'évacuer le liquide filtré par le tamis en sortant du haut de l'installation alors que l'eau séparée est évacuée vers le bas dans un récipient collecteur d'eau. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 30 plus détaillée à l'aide d'un exemple d'une installation de filtre selon l'invention et d'un procédé de fabrication de cette installation selon les dessins schématiques dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'une installation de filtre selon l'invention avec une cartouche de 35 filtre, - la figure 2 est une vue de dessus d'un élément de filtre de la cartouche de filtre de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective partielle de l'élément de filtre de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe d'un détail de l'élément de filtre de la figure 3, - la figure 5 est un schéma du procédé de l'invention pour la fabrication d'une installation de filtre selon la figure 1. Description détaillée d'un mode de réalisation La figure 1 est une coupe longitudinale d'une installation de filtre 10 servant à nettoyer un fluide/liquide tel que du carburant. L'installation de filtre 10 sert en particulier à éliminer les particules de saletés et à séparer l'eau du liquide. L'installation de filtre 10 se compose d'un boîtier 12 pratiquement cylindre creux logeant une cartouche de filtre 14 cylindrique. La cartouche de filtre 14 est munie de deux surfaces de couverture 16, 18 ainsi que d'un élément de filtre 20 ; une surface de couverture 16, 18 est prévue sur chaque face frontale de l'élément de filtre 20 dont la forme extérieure est cylindrique. La forme extérieure cylindrique de l'élément de filtre 20 (ou élément filtrant) provient de ce que l'on enroule en spirale un élément de filtre 20 tout d'abord sous la forme d'une bande longue ou élément de surface. Par l'enroulement, on forme plusieurs couches, dans la figure 4 on représente deux, à savoir une première couche 22 et une seconde couche 24 données à titre d'exemple. Les couches 22 et 24 sont écartées pour former entre el-les un canal 26. Le liquide à nettoyer circule dans la direction longitudinale du canal 26, le long de l'élément de filtre 20, enroulé, pour être nettoyé sur la surface de l'élément. Les couches 22 et 24 sont équidis- tantes, c'est-à-dire qu'elles ont une distance pratiquement constante 28 sur toute la longueur et sur toute la largeur du canal. L'élément de filtre 20 ou ses différentes couches 22 ou 24 ont une structure à trois couches formée d'une couche intérieure de matière de support 30 dont les deux faces extérieures sont munies cha- cune d'une couche de matière filtrante 32. La couche de matière de support 30 est réalisée en un support mince imprégné de résine, notamment un support en cellulose. La résine est tout d'abord non durcie et comme décrit ultérieurement, l'ensemble sera rigidifié par une opération de durcissement. Les couches de matière filtrante 32 sont consti- tuées chacune par un milieu actif filtrant en profondeur fabriqué comme non-tissé ou par soufflage fusion. Une telle matière filtrante a une rugosité de surface particulièrement faible et oppose une résistance à l'écoulement particulièrement faible au flux de carburant 34 passant entre les deux couches de matière filtrante 32. Le carburant qui forme le flux 34 arrive par l'entrée de carburant 36 dans la surface de couverture 16 supérieure selon la figure 1 dans le boîtier 12 pour attaquer radialement par l'extérieur l'élément de filtre 20 en forme de surface enroulé en spirale ; cette arrivée se fait dans la direction tangentielle 38 sur les couches radialement extérieures de l'élément de filtre 20. Le carburant qui arrive entre les couches de l'élément de filtre 20 traverse la cartouche de filtre 14 sous la forme d'une mince lame de carburant entre chaque fois les deux couches de matière filtrante 32 qui le nettoient. Le carburant circule dans la direction tangentielle et arrive ainsi en même temps radialement vers l'intérieur sans toutefois traverser la couche de matière de support 30 qui constitue une couche d'arrêt mais en passant toujours tangentiellement et ainsi suivant un chemin en spirale vers l'intérieur. Le carburant, guidé ainsi vers le centre de la cartouche filtrante 14, quitte l'installation de filtre 10 par la sortie de carburant 40, également réali- sée dans la surface de recouvrement 16, vers le haut selon la figure 1. En sortant de l'installation de filtre 20, le carburant traverse une installation séparant l'eau 42 ; cette installation se présente sous la forme d'une garniture de tamis conique en polyamide avec une dimension de maille inférieure à environ 40 m ; cet insert est placé au centre de la cartouche de filtre 14 globalement cylindrique creuse et la pointe du cône est dirigée vers le bas. En traversant l'installation 42, on élimine le reste d'eau du carburant. Cette eau et l'eau déjà séparée sur les couches de matière filtrante 32 de l'élément filtrant 20 qui a égale-ment été transférée par le carburant au centre de la cartouche de filtre 14, est évacuée de l'installation de filtre 10 par la sortie d'eau 44. Selon la figure 5 on décrira ci-après un exemple de réalisation préférentiel d'un procédé de fabrication d'une installation de filtre 10. Le procédé comprend une étape 46 au cours de laquelle on prépare l'élément de filtre 20 en forme de surface sur un film de support. La couche de matière de support 32 de l'élément de filtre 20 n'est pas encore durcie dans cette étape du procédé comme cela a déjà été indiqué ci-dessus. L'élément de filtre 20 est ensuite enroulé avec le film de support au cours de l'étape 48. Par cette opération d'enroulement, on forme la structure en spirale de la cartouche de filtre 14 et en fonction de l'épaisseur du film de support, on définit l'écartement 28 entre chaque fois deux couches de matière filtrante 32. Sur l'une des faces frontales de la cartouche de filtre 14 dont la forme de base est cylindrique creuse, au cours d'une étape 50 et par un procédé d'injection ou un procédé d'imprégnation, on forme la surface de couverture 16 et ensuite dans l'étape 52 on durcit la couche de matière de support 30 de l'élément de filtre 20. La structure de l'élément de filtre 20 et de la surface de couverture 16 est ainsi rigide, ce qui permet d'extraire le film de support au cours d'une autre étape 52 en l'extrayant de l'intervalle des couches de l'élément de filtre 20 sans que les écartements 28 entre les couches ne changent. Enfin, dans l'étape 54, on prend la cartouche de filtre 14 ainsi préparée et on munit la surface frontale de la cartouche de filtre 14 à l'opposé de la première surface de couverture 16 pour réaliser également la seconde surface de couverture 18 par injection ou impré- gnation.30 REVENDICATIONS 1 ) Installation de filtre (10) pour nettoyer un liquide, notamment un carburant, comprenant un élément de filtre (20) en forme de surface ayant au moins une surface de filtre pour nettoyer le liquide, caractérisée en ce que l'élément de filtre (20) en forme de surface comporte deux surfaces de filtre qui se font face à faible distance (28) et délimitent entre elles un canal (26) conduisant le liquide le long des deux surfaces de filtre. 2 ) Installation de filtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de filtre (20) en forme de surface comporte au niveau d'au moins l'une des surfaces de filtre, une couche de matière filtrante (30) tournée vers le liquide qui s'écoule le long de cette surface pour enlever les particules du liquide et derrière cette couche, une couche de blocage (30) pour éviter que le liquide ne traverse la surface de filtre correspondante. 3 ) Installation de filtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces de filtre qui se font face sont installées pratiquement de manière équidistante. 4 ) Installation de filtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux surfaces de filtre qui se font face sont formées par un unique élément de filtre (20) en forme de surface enroulé en plusieurs couches. 5 ) Installation de filtre selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'élément de filtre (20) en forme de surface est enroulé en spirale. 6 ) Installation de filtre selon la revendication 1, caractérisée en ce quei0 l'élément de filtre (20) en forme de surface a une structure à plusieurs couches constituant une cartouche cylindrique de filtre (14) dont les faces frontales sont munies d'une première et d'une seconde surface de recouvrement (16). 7 ) Installation de filtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de filtre (20) en forme de surface est réalisé sous la forme d'une cartouche de filtre cylindrique à plusieurs couches attaquées par io le liquide radialement de l'extérieur dans la direction tangentielle. 8 ) Installation de filtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de filtre (20) a une structure à trois couches comprenant une 15 couche de matière de support (30) du côté intérieur avec sur ses deux faces des couches de matière filtrante (32). 9 ) Installation de filtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que 20 dans la direction d'écoulement du liquide, derrière l'élément de filtre (20) en forme de surface il y a une installation (42), notamment un ta-mis, pour séparer l'eau du liquide nettoyé, et ce tamis a notamment une dimension de maille inférieure à environ 60 m et de préférence inférieure à environ 50 m, et de manière particulièrement préférentielle 25 inférieure à environ 40 m. 10 ) Installation de filtre selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'installation (42) pour séparer l'eau, notamment le tamis, a une forme 30 conique, notamment comme insert placé au centre de la cartouche de filtre (16). 11 ) Procédé de fabrication d'une installation de filtre, caractérisé en ce qu'- on prépare (46) un élément de filtre (20) en forme de surface appliquée sur un film de support, - on enroule (48) l'élément de filtre (20) en forme de surface avec le film de support pour former une cartouche de filtre (14), - on munit (50) la cartouche de filtre (14) d'une première surface de couverture (16) à l'une de ses faces frontales, - on enlève (52) le film de support qui a été co-enroulé de la cartouche de filtre (14), et - on munit (54) la cartouche de filtre (14) d'une seconde surface de 10 couverture (18) sur sa seconde face frontale. 15