Brevet FR2943925A1 — publié le 20101008

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de filtre comportant un élément de filtre pour séparer une matière d'un fluide, cet élément de filtre étant logé dans un boîtier de filtre muni d'un cou- vercle. Etat de la technique De telles installations de filtre ont pour but de séparer une ou plusieurs matières chargeant un fluide, c'est-à-dire un liquide ou un gaz. Pour réaliser cette fonction de filtre, il est connu de monter des installations de filtre avec un élément de filtre à pores fins sous la forme d'une cartouche de filtre dans un boîtier de filtre de préférence cylindrique muni d'un couvercle. Le fluide traverse ainsi les pores de l'élément de filtre pour retenir les matières souhaitées. A titre d'exemple, on connaît des installations de filtre pour l'urée ou le carburant dans les véhicules automobiles, permettant d'éliminer, notamment la saleté et/ou l'eau chargeant le carburant. Le passage du fluide à travers l'installation de filtre et ainsi à travers les pores de l'élément de filtre, peut se faire sans appliquer de pression mais fréquemment cela se fait en appliquant une pres- Sion. Si l'installation de filtre est en pression, cela nécessite des composants ayant une très grande résistance ou tenue vis-à-vis des efforts développés par la pression. En particulier, il faut que les zones de boîtier de grande surface, telles que le couvercle, résistent aux efforts développés par la pression. Pour augmenter la tenue en pression, il est connu de renforcer le couvercle. Mais cela augmente l'épaisseur de la matière du couvercle en particulier par l'adjonction de matières supplémentaires par injection, soudage ou collage. De façon particulière-ment avantageuse, on soude les structures de nervures sur le couvercle du boîtier. La nécessité de matériaux supplémentaires et le plus grand nombre de composants ainsi que les étapes de fabrication supplémentaires nécessaires, font, que l'adjonction de matières supplémentaires augmente certes la tenue en pression du couvercle, mais le rend en même temps plus lourd, plus grand et plus coûteux.35 2 But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation de filtre dont le couvercle, malgré une construction particulièrement légère et compacte, est réalisable de manière économique et stable. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne une installation de filtre du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que, le couvercle comporte une zone de surface munie d'une cavité de couvercle qui se trouve dans la région médiane de la zone de surface de couvercle. L'invention concerne également un développement d'une installation de filtre du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que, le couvercle de boîtier a une forme étagée ayant deux zones de surface 15 et chacune comporte un branchement des conduites de fluide sur le couvercle dans une zone de surface. Selon l'invention, on a ainsi une installation de filtre comportant un élément de filtre servant à éliminer une matière conte-nue dans un fluide; l'élément de filtre est logé dans un boîtier compor- 20 tant un couvercle. La zone de surface du couvercle comporte une cavité de couvercle qui se trouve dans la région médiane du couvercle. La cavité de couvercle selon l'invention, dans la région médiane de la zone de surface de couvercle, ne nécessite pratiquement aucune quantité supplémentaire de matière. On peut même envisager 25 des épaisseurs de matière plus faibles que jusqu'à présent. Cela représente une économie de matière et de poids. En outre, le couvercle du boîtier se réalise en une étape, en particulier par coulée ou emboutis-sage profond, ce qui correspond à des économies de fabrication. Cet avantage est décisif car on peut ainsi réaliser par une seule étape de 30 fabrication d'une manière économique, un couvercle de boîtier léger et solide, notamment résistant à la compression. De même, la suite du traitement du couvercle du boîtier dans une phase de procédé de fabrication de l'installation de filtre comme le sertissage (c'est-à-dire la réalisation d'une liaison par rabattement) du couvercle et du pot du boîtier, 35 est facilitée par la réduction de l'épaisseur de la matière. Ainsi, selon 3 l'invention, on économise d'autres coûts en machines et en énergie pour le procédé de fabrication. Selon l'invention, on économise des composants supplémentaires du couvercle du boîtier et au lieu de cela, on forme une cavité centrale, notamment au milieu de la zone de surface du couvercle. Ainsi, selon l'invention, on utilisera des matières moins épaisses ce qui permet d'installer un couvercle plus simple, plus mince et plus économique sur les installations de filtre dans les conduites de pression. On connaît des couvercles de boîtier de forme circulaire que l'on stabilise par plusieurs cavités réalisées dans le couvercle, ces cavités étant dirigées radialement vers l'extérieur. Les cavités du couvercle sont réalisées sous la forme de nervures dans la zone extérieure, avec une répartition à intervalles réguliers. En revanche, selon l'invention, la zone extérieure du couvercle, ne comporte précisément pas de structures de nervures dirigées radialement ou de moyens analogues, mais on y trouve une zone de surface de couvercle qui comporte une cavité dans la région médiane, c'est-à-dire au milieu du couvercle de boîtier. Une telle géométrie du couvercle de boîtier selon l'invention, rend celui-ci étonnamment résistant et solide aux déformations pro- duits par des pressions élevées, par comparaison aux formes connues. Un autre avantage du couvercle selon l'invention, se situe à l'intérieur du boîtier de filtre. A l'intérieur du boîtier de filtre, on peut utiliser avantageusement les zones de surface de paroi de la cavité du couvercle pour y fixer, de manière étanche, l'élément de filtre. Cette liai- son peut créer de manière simple et efficace, l'étanchéité entre une zone recevant le fluide non nettoyé ou le fluide à nettoyer et une zone avec un fluide nettoyé ou filtré. La zone de couvercle est avantageusement de forme plane. La solution de l'invention permet alors précisément une stabilisa- tion en pression des couvercles dont les surfaces de couvercle (en général pour d'autres raisons techniques), doivent avoir le plus souvent une forme plane. En variante d'une forme simplement plane on peut égale-ment donner à la zone de surface du couvercle, une légère courbure avantageuse. 4 Selon un premier développement avantageux de l'installation de filtre selon l'invention, le couvercle comporte deux conduites de fluide raccordées chacune à un point de raccordement correspondant par une liaison étanche aux fluides et on a un premier point de raccor- dement des conduites de fluide sur la zone de surface de couvercle évoquée ci-dessus et qui est notamment plane, ainsi le second des points de raccordement est prévu dans la cavité du couvercle. Ce développe-ment permet une installation particulièrement peu encombrante des deux conduites de fluide. On aura en effet grâce à la différence de hauteur entre la zone de surface du couvercle et la cavité du couvercle, en plus une plus grande distance entre les points de raccordement qui donnent plus d'espace au niveau des conduites de fluide. En particulier, les branchements de conduite reçoivent des brides ou des colliers qui rendent le montage plus simple. 15 Pour résoudre le problème développé ci-dessus, l'invention concerne également une installation de filtre comportant un élément de filtre pour séparer une matière d'un fluide, cet élément étant logé dans un boîtier muni d'un couvercle équipé de deux conduites de fluide reliées de manière étanche, le couvercle étant de forme étagée 20 avec deux zones de surface, notamment planes ayant chacune un point de branchement des conduites de fluide. Cette installation de filtre est caractérisée en ce que, le couvercle de boîtier a une forme étagée ayant deux zones de surface et chacune comporte un point de branchement des conduites de fluide 25 sur le couvercle dans une zone de surface. Cette installation de filtre a l'avantage déjà évoqué ci-dessus à savoir, les branchements sont encore plus éloignés l'un de l'autre pour un même écartement latéral du fait du décalage en hauteur; au niveau des conduites de fluide, on a ainsi plus de place dispo- 30 nibles ce qui facilite leur branchement. Par exemple, sur une installation de filtre appliquée à des véhicules automobiles, on pourra mieux raccorder les conduites de carburant par l'intermédiaire de raccords. En variante, si l'espace libre autour des conduites de fluide peut rester le même, les deux points de branchement seront plus rapprochés 35 latéralement grâce à cette solution. Selon un premier développement avantageux le couvercle est formé d'une zone de surface en particulier plane, munie d'une cavité de couvercle dans la région médiane, c'est-à-dire au milieu de la zone de surface de couvercle. Ce développement donne les avantages de la pre- 5 mière solution décrite ci-dessus. La cavité du couvercle est formée avantageusement dans une zone de surface de fond ayant une forme de base sensiblement rectangulaire bordée par quatre zones de surface de paroi reliées à chacun des côtés de la forme de base sensiblement rectangulaire. Ce développement est particulièrement intéressant pour des couvercles de boîtier dont la zone de surface a un contour extérieur circulaire. Les quatre zones de surface de paroi pour un tel contour extérieur, s'étendent pratiquement transversalement à la direction radiale respective en formant ainsi à partir d'un point proche du contour extérieur, une entretoise 15 vers un autre point proche du contour extérieur. Ainsi, le couvercle est tenu au contour extérieur du pot correspondant du boîtier pour être stabilisé; cette stabilisation obtenue grâce à l'entretoise selon l'invention, est transmise plus loin en direction du milieu du couvercle. Pour stabiliser une zone de surface plane, il est connu d'utiliser des structu- 20 res à nervures qui sont en général des nervures radiales ou des nervures circulaires concentriques. D'une façon d'autant plus étonnante, la solution de l'invention stabilise par la forme des deux surfaces de couvercle en particulier planes, et cela d'une manière utilisable plus simplement et de façon plus intéressante du point de vue fonctionnel, avec 25 une solidité au moins de même qualité et souvent meilleure pour le couvercle. De façon particulièrement avantageuse, la forme de base de la zone de surface de fond au milieu du couvercle est rectangulaire. La surface du couvercle est répartie, selon l'invention, par une cavité de 30 couvercle rectangulaire, médiane, subdivisée en plusieurs zones de sur-face plus petites, notamment en forme de segments de cercle dans le plan le plus haut et en une zone de surface rectangulaire dans le plan le plus bas. De petites surfaces planes sont beaucoup plus solides que de grandes surfaces planes. En abaissant la zone de surface de la cavité du 35 couvercle, on crée des gradins fonctionnant en statistique comme des 6 poutres d'appui et recevant des efforts de flexion et des efforts transversaux. On crée ainsi un couvercle de boîtier solide, notamment résistant à la pression, qui a de plus une géométrie simple avec des zones de sur-face faciles à utiliser. La géométrie rectangulaire de la zone de surface de fond de la cavité du couvercle de boîtier permet un gain de place particulièrement avantageux pour installer à hauteur ou dans le plan de la zone de surface de fond, un point de branchement d'une conduite de fluide de l'installation de filtre. Un second point de branchement est prévu avantageusement à hauteur ou dans le plan de la zone de surface de couvercle. Comme les deux points de branchement se trouvent dans des plans différents, on aura un décalage plus grand en plus des avantages déjà évoqués. Cela facilite le raccordement de conduites aux conduites de fluide ou encore de pouvoir positionner plus près les deux points de raccordement. Selon un autre développement avantageux de l'installation de filtre selon l'invention, la cavité du couvercle est formée d'une zone de surface de fond, notamment plane, et d'au moins trois zones de surface de paroi ayant la même géométrie. Les zones de surface de paroi de forme identique créent une structure d'appui régulière dans la zone de surface de fond qui offre à la périphérie de la zone de surface de couvercle, notamment circulaire, des forces d'appui identiques, et assurant ainsi un appui partout identique. La zone de surface de fond aura ainsi également un contour extérieur régulier, avantageusement sous la forme d'un triangle équilatéral, d'un carré, d'un pentagone régulier ou autres formes de ce type. En variante ou en plus, la solution de l'invention, permet d'avoir au moins trois zones de surface de paroi parmi lesquelles, au moins deux zones, ont chacune une géométrie différente. Pour avoir également une certaine régularité, les zones de surface de paroi de même nature, sont opposées l'une à l'autre dans cette zone de surface de fond. On obtient ainsi des structures certes régulières, mais formées de zones de surface de paroi différentes, et ces structures sont adaptées à chaque cas de branchement en ayant en plus une résistance élevée à la pression. Ces solutions ont en commun, d'être composées en principe seulement de trois niveaux en hauteur ou de plans séparés par des gra- 7 dins. Entre chaque fois une zone de surface de paroi de la cavité de couvercle et la zone de surface de paroi qui suit dans la direction périphérique, on forme avantageusement une zone de passage. Cette zone de passage est de préférence ronde ou avec une arête inclinée. En outre, il est avantageux que les différentes zones de surface de paroi de la cavité du couvercle, présentent une certaine inclinaison. Cette inclinaison dépend de la profondeur de la cavité du couvercle et elle doit être au moins égale à Par rapport à une installation de filtre servant à filtrer du carburant dans des véhicules automobiles, il est avantageux que la pro-fondeur de la cavité du couvercle constitue l'écart entre la face supérieure de la zone de surface du couvercle et la face supérieure de la zone de fond de la cavité du couvercle et que cette profondeur représente au moins 1 mm. La profondeur est ainsi en relation avec le diamètre total du couvercle de boîtier correspondant, celui-ci est en général de forme circulaire et représente entre 20 mm et 50 mm et notamment 30 mm à 40 mm. Selon un autre développement avantageux des solutions de l'invention, en particulier, la zone de surface plane de couvercle, est délimitée par un bord extérieur et la plus petite extension radiale de la zone plane de couvercle, mesurée à partir du bord extérieur jusqu'à la cavité du couvercle, représente entre 1/20 et 1/10 de l'extension radiale de la zone de surface de couvercle, notamment plane. En d'autres ter-mes, la zone de surface de couvercle présente ainsi aux endroits de sa périphérie, une certaine largeur minimale. Cette largeur minimale représente avantageusement 1 mm. La zone de surface de couvercle selon l'invention n'arrive pas jusqu'au bord du couvercle, mais se trouve à l'intérieur de la zone de surface de couvercle. Cela permet d'éviter les épaississements locaux de la matière ce qui est avantageux du point de vue du poids, du coût et du procédé de fabrication. La zone de fond avec ses zones de paroi, n'est plus reliée en appui directement au bord du couvercle, mais seulement indirectement par l'intermédiaire de la zone plane de surface de couvercle. Les analyses selon l'invention, ont montré que l'on réalisait néanmoins la tenue à la pression, requise. 8 Enfin, de manière avantageuse, la cavité du couvercle ainsi réalisée, peut se composer de plusieurs sous-cavités. Les sous-cavités représentent plusieurs et notamment des zones de surface planes et/ou de hauteurs différentes du couvercle du filtre et répondent aux conditions de pression et de branchement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'une installation de filtre selon l'invention représentée dans les dessins annexés dans les- quels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une installation de filtre selon l'invention avec son couvercle, - la figure 2 est une vue en perspective de la face supérieure du cou- vercle de la figure 1, - la figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 2, et - la figure 4 est une coupe partielle selon IV-IV de la figure 1. Description d'un mode de réalisation de l'invention Les figures montrent une installation de filtre 10 comprenant principalement un boîtier cylindrique 12. Le boîtier de filtre ou plus simplement boîtier 12 est formé d'un pot ou d'un gobelet 13 et d'un couvercle 14 en forme de disque qui ferme le dessus du pot. Le pot 13 et le couvercle 14 sont fabriqués par injection avec une paroi mince d'épaisseur pratiquement identique. Le couvercle 14 a une zone de surface 16, plane et une cavité de couvercle 18 qui, en vue de dessus du couvercle 14, circulaire, se trouve dans la région médiane et plus précisément exactement au milieu de la zone de surface de couvercle 16, plane. Un branchement 20 et un branchement 22 pour brancher de manière étanche une conduite de fluide 24 et une conduite de fluide 26, sont prévus sur le couvercle 14. Les conduites de fluide 24, 26 servent à l'entrée et à la sortie d'un fluide, de préférence du carburant liquide tel que du gazole ou de l'essence dans l'installation de filtre 10. Le fluide est nettoyé et le cas échéant séparé de son eau dans l'installation de filtre 10. La cavité de couvercle 18 a une zone de surface de fond 28, plane, pratiquement rectangulaire, et quatre zones de surface de 9 paroi 30, 32, 34, 36. Le point de raccordement 20 est prévu dans le couvercle 14 au niveau de la cavité 18 du couvercle et ainsi dans le plan de la zone de surface de fond 28. La cavité est mise en forme par serrage entre la conduite de fluide 24 et le couvercle de boîtier 14. La conduite de fluide 24 est un embout tubulaire cintré de 90°. Le branchement 22 dans le plan de la zone de surface de couvercle 16, a également la forme d'une liaison serrée entre le couvercle 14 et la conduite de fluide 24. Les branchements 20, 22 sont ainsi situés à des hauteurs ou dans des plans différents. Ce décalage en hauteur augmente l'écart entre les extrémités des embouts tubulaires cintrés des conduites de fluide 24, 26 par comparaison à un montage dans un plan. On réalise de cette manière, une construction compacte qui offre néanmoins suffisamment de place pour brancher des conduites ou des tuyaux aux pièces tubulaires. La cavité de couvercle 18 est réalisée dans le couvercle 14 renforce en cas de surpression dans le boîtier de filtre 12 vis-à-vis de la pression ambiante. En vue de dessus, la zone de surface de fond 28 de la cavité de couvercle 18 a, en vue de dessus, une forme rectangulaire de base dont les quatre bords latéraux comprennent quatre zones de paroi 30, 32, 34, 36. Les zones transitoires entre les différentes zones de paroi 30, 32, 34, 36, sont cintrées, les deux zones de paroi 30, 34 qui se font face sont courtes, de sorte qu'avec la zone transitoire voisine, on a en vue de dessus, une forme pratiquement semi-circulaire. Pour la profondeur 38 de la cavité de couvercle 18 mesu- rée entre la face supérieure de la zone de surface de couvercle 16 et la face supérieure de la zone de surface de couvercle 28 (voir figure 3), on a fixé une dimension minimale de 1 mm. Pour la zone de surface de couvercle 16, l'extension radiale 40 correspondant à la largeur de la zone de surface de couvercle 16 entre le contour extérieur circulaire et les zones de paroi 30, 32, 34, 36, mesurée dans la direction radiale est au minimum égale à 1 mm. Les différentes zones de paroi 30, 32, 34, 36, ont une inclinaison 42 (voir figure 3) d'au moins 0,1 °. Le boîtier 12 du filtre loge un élément de filtre 44 en forme de cartouche ou de cylindre circulaire dont l'une des deux faces est couplée de manière étanche à la face inférieure de la zone de fond 10 28. La conduite de fluide 26 permet d'introduire dans la chambre 46 entourant extérieurement la surface cylindrique de l'élément de filtre 44 ou d'introduire sous pression du fluide filtré 50. Le fluide 50 non filtré, est poussé à travers l'élément de filtre 44 comportant des pores. Le fluide nettoyé 52 arrive à travers les pores dans une chambre 48 à l'intérieur de l'élément de filtre 44 en forme de cartouche. La conduite de fluide 24 débouche dans la chambre 48 au niveau du branchement 20. La conduite de fluide 24 sert à évacuer le fluide filtré 52 hors de la chambre 48. L'élément de filtre 44 est repoussé par la cuve 13 du boîtier par en dessous contre la face inférieure de la zone de surface de fond 28; on réalise ainsi la liaison avec un élément d'étanchéité 54 à cet endroit, comme cela a déjà été indiqué, pour avoir une liaison étanche aux fluides de l'élément de filtre 44 sur la face inférieure de la zone de surface de fond 28 et ainsi séparer le fluide filtre 52 du fluide non filtre 50.20 NOMENCLATURE 10 installation de filtre 12 boîtier de filtre 13 pot 14 couvercle 16 zone de surface du couvercle 18 cavité du couvercle 20 branchement étanche 22 branchement étanche 24 conduite de fluide 26 conduite de fluide 28 zone de fond 30 zone de paroi 32 zone de paroi 34 zone de paroi 36 zone de paroi 38 profondeur de la cavité 40 extension radiale 42 inclinaison 44 élément de filtre 46 chambre 48 chambre 50 fluide 52 filtre 54 élément d'étanchéité REVENDICATIONS1 °) Installation de filtre (10) comportant un élément de filtre (44) pour séparer une matière d'un fluide (50), cet élément de filtre étant logé dans un boîtier (12) muni d'un couvercle (14), installation de filtre caractérisée en ce que le couvercle (14) comporte une zone de surface (16) munie d'une cavité de couvercle (18) qui se trouve dans la région médiane de la zone de surface (16). 2°) Installation de filtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que deux conduites de fluide (24, 26) sont reliées de manière étanche au couvercle (14) par un point de branchement étanche (20, 22), le premier branchement (22) des conduites de fluide (24, 26) étant dans la zone de surface de couvercle (16) et le second de branchement (20), dans la cavité de couvercle (18). 3°) Installation de filtre (10) comportant un élément de filtre (44) pour séparer une matière d'un fluide (50), cet élément de filtre étant logé dans un boîtier (12) muni d'un couvercle (14) auquel sont raccordées de manière étanche au fluide, deux conduites de fluide (24, 26) par un branchement étanche (20, 22) respectif, installation de filtre caractérisée en ce que le couvercle de boîtier (18) a une forme étagée ayant deux zones de sur- face (16, 28) et chacune comporte un branchement (20, 22) des conduites de fluide (24, 26) sur le couvercle (14) dans une zone de surface (16, 28). 4°) Installation de filtre selon la revendication 3, caractérisée en ce que la forme étagée du couvercle (14) est réalisée par une zone de surface de couvercle (16) avec une cavité (18) dans la région médiane de la zone de surface de couvercle (16).35 13 5°) Installation de filtre selon la revendication 1 ou 4, caractérisée en ce que la cavité de couvercle (18) est formée par une zone de fond (28) et quatre zones de paroi (30, 32, 34, 36), la zone de fond (28) ayant une forme de base sensiblement rectangulaire. 6°) Installation de filtre selon la revendication 1 ou 4, caractérisée en ce que la cavité de couvercle (18) est formée d'une zone de surface de fond (28) et d'au moins trois zones de surface de paroi ayant respectivement la même géométrie. 7°) Installation de filtre selon la revendication 1 ou 4, caractérisée en ce que la cavité de couvercle (18) se compose d'une zone de fond (28) et d'au moins trois zones de paroi (30, 32, 34, 36) parmi lesquelles au moins deux zones de paroi (30, 32; 34, 36) ont une géométrie différente. 8°) Installation de filtre selon la revendication 1 ou 4, caractérisée en ce que la profondeur (38) de la cavité de couvercle (18) est définie comme dis-tance entre la face supérieure de la zone de surface de couvercle (16) et la face supérieure de la zone de fond (28) de la cavité de couvercle (18) et la profondeur (38) est au moins égale à 1 mm. 9°) Installation de filtre selon la revendication 1 ou 4, caractérisée en ce que la zone de surface de couvercle (16) est délimitée par un bord extérieur et sa plus petite extension radiale (40) mesurée à partir du bord exté- rieur jusqu'à la cavité de couvercle (18), représente entre 1/20 et 1/10 de l'extension radiale de la zone de surface de couvercle (16). 10°) Installation de filtre selon la revendication 1 ou 4, caractérisée en ce que la cavité de couvercle (18) est formée de plusieurs sous-cavités.