Brevet FR2929858A1 — publié le 20091016

Filtre à carburant et cartouche filtrante permettant un dégazage DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention est relative aux filtres à carburant, et en particulier aux filtres à gazole comportant des moyens d'évacuation destinés aux gaz contenus dans le carburant. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Un filtre à carburant du genre précité comprend typiquement une entrée et une sortie de carburant, et permet, dans un circuit d'alimentation en gazole pour moteur diesel, de filtrer le gazole pour le débarrasser de ses impuretés et de l'eau en suspension. Dans un véhicule à moteur, le circuit d'alimentation en carburant comporte un filtre à carburant, une pompe à injection et une pompe de circulation du carburant (ou pompe d'amorçage) qui peut être placée en amont du filtre (on parle alors de "pompe de gavage"), le filtre fonctionne alors en pression, ou en aval du filtre, le filtre fonctionne alors en dépression. Lors de l'utilisation d'un filtre en dépression, la dépression due à l'aspiration du carburant engendre un phénomène de cavitation. L'air contenu dans le carburant se sépare du liquide et il se crée dans le filtre une poche d'air qu'il faut évacuer. Différents moyens de dégazage sont employés dans l'art antérieur, parmi lesquels on peut distinguer deux familles : une première famille regroupant les moyens de dégazage disposés au niveau de la "partie sale", c'est-à-dire en amont de la zone de filtration ; une seconde famille regroupant les moyens de dégazage disposés au niveau de la "partie propre", c'est-à-dire en aval de la zone de filtration. Dans cette seconde famille, il est connu par le brevet EP-B1-0547951 un filtre du type susmentionné utilisant un petit orifice de dégazage afin d'empêcher une accumulation d'air en amont du média filtrant, dans un point haut du filtre. La présence d'un petit orifice évite le passage d'importantes bulles d'air vers la pompe qui entraîneraient le désamorçage de celle-ci. Le document EP-B1-0547951 décrit des filtres à carburant et des cartouches de filtration comportant un premier flasque (supérieur), un deuxième flasque (inférieur), un élément filtrant cylindrique en papier qui est supporté par un premier tube, dit "support" avec des ouvertures sur toute sa hauteur laissant passer le carburant filtré et l'air. Un second tube concentrique, dit "de canalisation", raccordé au flasque supérieur est disposé centralement au niveau de la partie haute du premier tube. Le premier tube et le second tube forment avec le flasque supérieur une cavité annulaire piégeant l'air tout en laissant passer le carburant par une ouverture d'extrémité inférieure. Un ou plusieurs orifices de section de passage étroite, typiquement avec un diamètre de quelques dixièmes de millimètre, sont prévus sur le second tube afin de permettre l'évacuation de l'air vers la pompe sous forme de bulles de petite dimension ne nuisant pas au bon fonctionnement de la pompe. Dans tout ce qui suit, l'expression orifice d'évacuation de gaz doit être comprise dans le présent contexte comme un orifice à section étroite de passage et donc calibré pour ne pas générer des bulles de gaz trop importantes (leur taille restant inférieure à 1 cm par exemple). Ceci est déjà connu en soi et se comprend sans ambiguïté dans le domaine de la filtration d'un liquide tel que du carburant. On comprend qu'en raison de la petite taille des bulles, l'air ressortant du filtre peut être mélangé avec le carburant sans nuire au bon fonctionnement de la pompe alimentée avec le carburant filtré. La cartouche filtrante décrite dans le brevet EP-B1-0547951 requiert cependant des pièces et un assemblage complexe et est donc plus coûteuse à produire. Cette complexité est un frein certain à l'utilisation de cette cartouche de filtration, qui sert également de rechange. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION La présente invention a pour but de proposer une cartouche filtrante à fonction de dégazage qui soit plus 15 simple de fabrication. A cet effet, il est proposé selon l'invention que l'élément de canalisation présente : une deuxième extrémité reliée au deuxième flasque ; 20 une surface extérieure en vis-à-vis du média filtrant ; au moins une nervure sur la surface extérieure, destinée au contact avec le média filtrant ; et - du côté de la deuxième extrémité, au moins une 25 voie de passage de grande section vers l'intérieur de l'élément de canalisation. Grâce à ces dispositions, on supprime une pièce et les saillies formées par les nervures l'élément ou tube de canalisation permettent de maintenir le média filtrant 30 en position. Le média filtrant ne peut pas être ainsi accolé à la surface extérieure tubulaire de l'élément de canalisation. La fonction de dégazage reste efficacement réalisée via le ou les orifices d'évacuation de gaz. Une forme hélicoïdale ou autre forme similaire pour la nervure présente l'avantage de maintenir efficacement, de manière annulaire, le média filtrant, sans bloquer ni la remontée de l'air plus léger ni la descente de carburant plus lourd. Selon une autre particularité, l'orifice de petite section communique avec l'intérieur de l'élément de canalisation. Cet orifice peut être placé en position adjacente à un passage périphérique formé dans ladite nervure permettant à l'air de passer de part et d'autre de la nervure. Ainsi, la ou les nervures hélicoïdales s'étendent vers le haut jusqu'au niveau de l'orifice d'évacuation de gaz. La surface extérieure de l'élément tubulaire est par exemple lisse (sans relief) entre les nervures, à l'exception de l'orifice placé dans un point haut, et permet de guider du carburant filtré vers la voie de passage inférieure. Selon une autre particularité, l'élément de canalisation est solidaire du premier flasque et du deuxième flasque pour ne former qu'une seule pièce. On limite les opérations d'assemblage avec un tel mode de réalisation. Selon une autre particularité, chacune des première et deuxième extrémités de l'élément de canalisation comprend au moins un organe de fixation formant un relief distinct de ladite nervure et chacun des premier et deuxième flasques comprend au moins un organe de fixation présentant une forme complémentaire dudit relief. Dans ce cas, il est possible de faire varier la taille des flasques selon les dimensions du filtre à carburant sans modifier l'élément tubulaire de canalisation. Selon une autre particularité, plusieurs nervures sont destinées au contact avec le média filtrant, l'une au moins de ces nervures comprenant une extrémité libre proche du premier flasque, avec une troncature permettant le passage de part et d'autre de la nervure. Comme les nervures hélicoïdales sont tronquées dans leur partie haute, tout l'air accumulé peut avantageusement s'échapper par exemple par un seul orifice calibré pour le dégazage situé au niveau de la partie supérieure du tube. Selon une particularité, l'orifice de petite section présente un diamètre compris entre 0,1 et 1 mm. L'orifice est ainsi calibré pour laisser passer uniquement des bulles fines qui ne posent en pratique aucun problème en aval du filtre à carburant. Selon une autre particularité, la voie de passage est formée radialement sur l'élément tubulaire de canalisation qui permet alors de faire ressortir le carburant du filtre tout en étant fermement fixé à ses extrémités aux deux flasques. Selon une autre particularité, la voie de passage présente une ouverture de forme allongée qui s'étend (suivant sa longueur et perpendiculairement aux génératrices du tubes) entre deux nervures hélicoïdales de contact avec le média filtrant. La surface extérieure de l'élément tubulaire peut guider avantageusement le carburant entre deux nervures jusqu'à une ouverture d'amenée de carburant vers l'intérieur de l'élément de canalisation. Selon une autre particularité, plusieurs nervures de contact avec le média filtrant sont enroulées de façon hélicoïdale sans se croiser sur la surface extérieure, chacune des nervures comprenant une extrémité joignant la deuxième extrémité et adjacente à deux voies de passage latérales de grande section. Ces dispositions permettent d'accroître la taille des voies de passage tout en rigidifiant la liaison entre la partie en contact avec le carburant et l'extrémité inférieure de fixation avec le flasque inférieur. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un filtre à carburant comprenant un réceptacle avec une entrée pour le carburant et une sortie supérieure pour le carburant, caractérisé en ce qu'il comprend à l'intérieur du réceptacle une cartouche conforme à l'invention, le premier flasque de la cartouche filtrante présentant une ouverture centrale connectée à la sortie supérieure, la cartouche étant montée de façon telle que le seul circuit possible pour le carburant de l'entrée à la sortie passe à travers le média filtrant. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une cartouche 20 filtrante selon l'invention ; - la figure 2 montre une vue extérieure d'un support de média filtrant utilisé dans une cartouche selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective d'un 25 élément tubulaire faisant partie du support illustré à la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe d'un filtre à carburant avec un boîtier de filtre et une cartouche filtrante selon l'invention. 30 DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION Sur les différentes figures, des références identiques indiquent des éléments identiques ou similaires. En référence aux figures 1 et 4, la cartouche filtrante 10 comporte un média filtrant 11 et un support 12 associé. Le média filtrant 11 est par exemple en papier filtre judicieusement plissé de manière connue en soi. La cartouche filtrante 10 se monte de façon amovible dans un réceptacle d'un filtre à carburant 100. Le montage est typiquement réalisé avec une position verticale entre un fond du réceptacle et une pièce de raccordement supérieure. La figure 4 illustre un exemple de boîtier formant réceptacle pour la cartouche filtrante 10. La sortie de carburant est permise par un passage formé à travers un couvercle 110 du boîtier. Ce type de montage est bien connu en soi et ne sera pas davantage décrit ici. En référence aux figures 1 et 2, le support 12 est constitué par un manchon ou plus généralement un élément tubulaire 14 rendu solidaire à une extrémité supérieure 14a d'un flasque supérieur 15 et rendu solidaire à une extrémité inférieure 14b d'un flasque inférieur 16. Le média filtrant est interposé entre le flasque supérieur 15 et le flasque inférieur comme cela est visible sur la figure 1. L'élément tubulaire 14 et le média filtrant 11 sont agencés de façon concentrique, avec un même axe central A perpendiculaire aux deux flasques (15, 16). Le support 12 est par exemple en plastique et peut être formé d'une seule pièce. Alternativement, au moins l'un des flasques (15, 16) peut se fixer, par clipsage, encliquetage, vissage, un autre moyen d'assemblage adapté ou une combinaison de telles liaisons mécaniques. Le flasque supérieur 15 comporte par exemple un embout 17 cylindrique définissant une sortie de carburant pour la cartouche 10. L'élément tubulaire 14 présente radialement deux types de perforations : le premier type correspond à une ou plusieurs voies de passage 20 du carburant filtré vers l'intérieur de l'élément tubulaire 14 ; le deuxième type correspond à un ou plusieurs 5 orifices 21 de petite section définissant un passage de gaz calibré. Dans un mode de réalisation spécifique, illustré aux figures 1 et 3, l'élément tubulaire 14 peut comporter quatre voies de passage 20 de forme allongée et par 10 exemple découpées de façon perpendiculaire à l'axe central A de la cartouche 10. Les voies de passage 20 sont placées à proximité de l'extrémité inférieure 14b, tandis que l'orifice 21 d'évacuation de gaz est placé à proximité de l'extrémité supérieure 14a. La périphérie de 15 l'élément tubulaire 14 comporte des nervures 30 hélicoïdales à grand pas, par exemple au moins égal à la longueur de l'élément tubulaire 14. Chaque nervure 30 est formée intégralement sur la surface extérieure de l'élément tubulaire 14. Comme cela est visible sur la 20 figure 1, la nervure 30 est en contact par sa périphérie avec la paroi interne 31 cylindrique du média filtrant 11. Il peut s'agir typiquement d'un contact continu. Une épaisseur (radiale par rapport à l'axe A du tube) de 2 à 10 mm peut être prévue à titre d'exemple nullement 25 limitatif pour ces nervures 30. Il est ainsi prévu selon l'invention une seule pièce ou élément tubulaire 14 à fonction de dégazage et à fonction de soutien du média grâce à son ou ses nervure(s) 30 extérieure(s). 30 Comme représenté à la figure 3, l'élément tubulaire 14 monobloc peut comporter un seul orifice 21 calibré pour le passage de gaz. On a ici représenté cet orifice 21 en position adjacente d'une troncature au niveau de l'extrémité 30a d'une des nervures 30. Cette extrémité 30a est alors dite "extrémité libre" car elle permet le passage de l'air de part et d'autre de la nervure. Selon une forme alternative de réalisation de l'invention, on peut également disposer différemment l'orifice 21, par exemple à équidistance de deux nervures 30. On peut aussi prévoir au moins deux orifices 21 disposés entre deux nervures 30. La section de passage étroite de l'orifice 21 peut être formée au bout d'un conduit conique débouchant avec une section plus large sur l'extérieur de l'élément tubulaire 14. Toujours en référence à la figure 3, L'extrémité libre 30a est adjacente au flasque supérieur 15 mais ne s'étend pas jusqu'à l'extrémité 14a solidarisée avec le flasque supérieur 15. Le fait que les nervures 30 hélicoïdales soient ainsi tronquées dans leur partie haute permet à tout l'air présent sur le dessous du flasque supérieur 15 de s'échapper par un seul orifice 21 ou plus généralement par un nombre réduit de tels orifices 21 calibrés pour le dégazage. On comprend que l'air, de moindre densité que le carburant, peut être évacué en remontant le long d'une nervure en forme d'hélice jusqu'à passer de l'extérieur à l'intérieur de l'élément tubulaire dégazeur à l'aide de l'orifice 21 situé dans la partie haute. Les nervures 30 formées intégralement sur l'élément tubulaire 14 et s'étendent par exemple depuis une collerette inférieure 32 servant au montage du flasque inférieur 16 jusqu'à une zone proche d'une collerette supérieure 33 servant au montage du flasque supérieur 15. Chacune des extrémités (14a, 14b) de l'élément tubulaire 14 de canalisation peut comporter au moins un organe de fixation avec un relief distinct des nervures 30, par exemple une projection annulaire et/ou un filetage. Cet organe de fixation est situé au-delà de la collerette associée (32, 33) et peut donc pénétrer dans une partie femelle complémentaire du flasque (15, 16) associé. L'élément tubulaire 14 peut ainsi présenter, selon les applications, un diamètre compris entre 1 et 10 cm. Les nervures 30 sont enroulées sans se croiser sur la surface extérieure de l'élément tubulaire 14 suivant une forme générale de portion d'hélice ou une forme approchante. Dans le mode de réalisation représenté, chacune de ces nervures 30 comprend une extrémité 30b joignant le flasque inférieur 16 monté sur l'extrémité inférieure 14b de l'élément tubulaire 14. Comme illustré à la figure 2, on comprend que le carburant peut circuler entre les deux collerettes (32, 33) de l'élément tubulaire 14, de façon descendante entre les nervures 30 hélicoïdales, jusqu'à une voie de passage 20 amenant ce carburant à l'intérieur de l'élément tubulaire 14. Le carburant ressort ensuite de l'élément tubulaire 14 par l'ouverture axiale supérieure et passe à travers l'embout 17 du flasque supérieur 15 avant de circuler hors de la cartouche pour être acheminé vers la pompe à injection. Dans l'exemple représenté, chacune des nervures 30 est préférentiellement continue avec une hauteur sensiblement constante. Alternativement, la forme hélicoïdale peut être localement entaillée ou réduite en hauteur, voire interrompue. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 3, la surface extérieure de l'élément tubulaire 14 en vis-à-vis du média filtrant 11 est divisée en quatre zones (Z1, Z2, Z3, Z4) en raison de la présence de quatre nervures 30 hélicoïdales. Seule une première zone Z1 de la surface extérieure présente un orifice 21 d'évacuation de gaz dans cet exemple. L'espace ou canal de circulation de carburant correspondant à chacune des autres zones (Z2, Z3, Z4) communique cependant avec l'espace associé à la première zone Z1 via des passages définis entre la collerette supérieure 33 et l'extrémité supérieure 30a des nervures 30. Ces passages peuvent aussi être réalisés sous la forme de perçages dans les nervures 30 à l'extrémité supérieure 30a. La forme spécifique de ces passages, le nombre de nervures 30 et le nombre d'orifices 21 de petite section de passage peuvent naturellement être modifiés. Quel que soit le nombre de nervures 30, on comprend que les espaces ou canaux de circulation de carburant le long de l'élément tubulaire 14 sont définis dans ce cas entre le média filtrant 11 et la surface extérieure tubulaire, et entre deux parois des nervure(s) 30 de contact avec le média filtrant 11. D'une manière générale, les dimensions des voies de passage 20 peuvent être définies en fonction du flux de carburant afin de minimiser les pertes de charges et d'empêcher le passage de bulles d'air non calibrées. En référence à la figure 3, les voies de passage 20 s'étendent ainsi sur la majeure partie du périmètre de la partie inférieure de l'élément tubulaire 14 pour une hauteur H la plus faible possible. Chaque orifice 21 a une petite section très inférieure à la hauteur des voies de passage 20. L'orifice 21 d'évacuation de gaz présente par exemple une section de passage pouvant être de forme ronde ou présentant éventuellement un ou plusieurs rétrécissements, de sorte à diffuser l'air sous forme de bulles 40 de petite taille. On entend par "petite taille" des bulles dont le diamètre est inférieur à 10 mm et préférentiellement compris entre 3 et 4 mm. Avantageusement, l'orifice 21 de petite section présente un diamètre compris entre 0,1 et 1 mm. Un des avantages de l'invention réside dans la réduction du nombre de pièces, ce qui représente une économie de coût de réalisation. Le filtre est également plus facile à mettre en oeuvre avec notamment la possibilité d'insérer sans difficulté des éléments à l'intérieur de l'élément tubulaire 14 central. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. En particulier, bien que la description soit relative à un élément tubulaire 14 de canalisation présentant des nervures 30 enroulées de façon oblique, il est clair que l'enroulement des nervures peut être réalisé avec des formes différentes, par exemple en associant deux à deux des nervures concourantes et/ou étagées dont la forme générale s'apparente en tout ou partie à une forme hélicoïdale. Par ailleurs, l'orifice 21 d'évacuation de gaz n'est pas nécessairement un trou voisin de l'extrémité supérieure 14a de l'élément tubulaire 14. Cet orifice 21 peut correspondre à une fine entaille dans l'extrémité supérieure 14a de l'élément tubulaire 14, cette entaille pouvant être bouchée partiellement par le flasque supérieur 15. L'orifice 21 d'évacuation de gaz peut aussi se présenter sous la forme d'un espace étroit et calibré volontairement laissé au niveau de la jonction entre l'élément tubulaire 14 et le flasque supérieur 15. Quelle que soit sa forme, on comprend que l'orifice 21 définit un passage court amenant rapidement vers la sortie de la cartouche 10 de l'air, sous forme de bulles de petite taille, qui serait sinon emprisonné entre le média filtrant 11 et le support 12 associé, à l'opposé de la ou des voie(s) de passage 20. REVENDICATIONS1. Cartouche filtrante (10) pour un filtre à carburant, comprenant un premier flasque (15), dit supérieur, un deuxième flasque (16), dit inférieur, un élément de canalisation (14) de forme sensiblement tubulaire et un média filtrant (11) disposé autour de l'élément de canalisation (14) et à travers lequel peut passer le carburant à filtrer, le média filtrant (11) étant interposé entre le premier et le deuxième flasque, l'élément de canalisation (14) présentant une première extrémité (14a) reliée au premier flasque (15), au moins un orifice (21) de petite section étant prévu du côté de ladite première extrémité (14a) de l'élément de canalisation (14) pour permettre un passage de gaz, caractérisé en ce que l'élément de canalisation (14) présente : - une deuxième extrémité (14b) reliée au deuxième flasque (16) ; une surface extérieure en vis-à-vis du média filtrant (11) ; au moins une nervure (30) sur la surface extérieure, destinée au contact avec le média filtrant (11); - du côté de la deuxième extrémité (14b), au moins une voie de passage (20) de grande section vers l'intérieur de l'élément de canalisation (14). 2. Cartouche selon la revendication 1, dans laquelle la nervure (30) est enroulée sur la surface extérieure de façon hélicoïdale. 3. Cartouche selon une des revendications 1 et 2, dans laquelle l'orifice (21) de petite section communique avec l'intérieur de l'élément de canalisation (14). 4. Cartouche selon une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'élément de canalisation (14) est solidaire du premier flasque (15) et du deuxième flasque (6) pour ne former qu'une seule pièce. 5. Cartouche selon une des revendications 1 à 4, dans laquelle chacune des première et deuxième extrémités (14a, 14b) de l'élément de canalisation (14) comprend au moins un organe de fixation formant un relief distinct de ladite nervure (30) et chacun des premier et deuxième flasques (15, 16) comprend au moins un organe de fixation présentant une forme complémentaire dudit relief. 6. Cartouche selon une des revendications 1 à 5, dans laquelle plusieurs nervures (30) sont destinées au contact avec le média filtrant (11), l'une au moins desdites nervures (30) comprenant une extrémité (30a) libre proche du premier flasque (15) avec une troncature permettant le passage de part et d'autre de la nervure. 7. Cartouche selon une des revendications 1 à 6, dans laquelle ledit orifice (21) de petite section présente un diamètre compris entre 0,1 et 1 mm. 8. Cartouche selon une des revendications 1 à 7, dans laquelle ladite voie de passage (20) présente une ouverture de forme allongée qui s'étend suivant sa longueur entre deux nervures (30) hélicoïdales de contact avec le média filtrant (11). 9. Cartouche selon une des revendications 1 à 8, dans laquelle plusieurs nervures (30) de contact avec le média filtrant (11) sont enroulées de façon hélicoïdale sans se croiser sur la surface extérieure, chacune des nervures (30) comprenant une extrémité (30b) joignant ladite deuxième extrémité (14b) et adjacente à deux voies de passage (20) latérales de grande section. 10. Filtre à carburant comprenant un réceptacle avec une entrée pour le carburant et une sortie supérieure pour le carburant, caractérisé en ce qu'il comprend à l'intérieur du réceptacle la cartouche (10) selon une des revendications 1 à 9, le premier flasque (15) de la cartouche filtrante (10) présentant une ouverture centrale connectée à la sortie supérieure, la cartouche (10) étant montée de façon telle que le seul circuit possible pour le carburant de l'entrée à la sortie passe à travers le média filtrant (11).