Brevet FR2986976A1 — publié le 20130823

Cartouche de filtration intégrant un élément perméable au gaz dans le flasque supérieur L'invention concerne le domaine de la conception et de la réalisation d'ensembles de filtrage utilisés pour filtrer les liquides circulant dans les moteurs et sa mise en oeuvre est particulièrement utile au sein de circuits de carburants. De tels ensembles de filtrage sont constitués par un corps de filtre à l'intérieur duquel est disposée une cartouche de filtrage, qui présente généralement une forme cylindrique et qui inclut un medium de filtration, pouvant par exemple être en papier, en carton ou encore en feutre ou en une autre matière poreuse, tel qu'une matière non-tissée synthétique. Ce medium de filtration est classiquement délimité par deux flasques d'extrémité. De telles cartouches de filtration coopèrent généralement avec un tube central, solidaire ou non des flasques, dont le diamètre extérieur avoisine le diamètre intérieur du medium de filtration de façon à limiter les déformations du medium sous l'effet de la pression s'exerçant à l'intérieur de l'ensemble de filtrage. Les flasques inférieurs peuvent se prolonger pour présenter des moyens de mise en place et de maintien de la cartouche dans l'ensemble de filtrage. Les flasques supérieurs peuvent comporter un évent communiquant avec une lumière prévue dans le tube central, pour permettre un dégazage de l'ensemble de filtrage, en particulier au moment de son remplissage en liquide, et éviter ainsi que les gaz s'accumulent en partie supérieure de l'ensemble de filtrage, réduisant d'autant l'espace accessible au liquide à filtrer. Ce phénomène est notamment observé dans les systèmes où le liquide est « poussé » et, en particulier, lorsque la sortie destinée à évacuer le liquide filtré est dans la partie supérieure du corps de filtre. Il est usuellement dit d'un tel filtre qu'il fonctionne en pression. Le Brevet WO 02/076568 présente une cartouche de filtration, sans tube central intérieur et avec un évent dans le flasque supérieur, ainsi qu'un ensemble de filtrage fonctionnant en dépression et mettant en oeuvre un tube central sur lequel est rapportée la cartouche de filtration, le tube étant monté à demeure dans l'ensemble de filtrage. Il est usuellement dit d'un tel filtre qu'il fonctionne en dépression. Or on constate que la présence d'un évent dans le flasque supérieur favorise non seulement le dégazage mais également une sortie de liquide non filtré,qui est redirigé vers le réservoir, ce qui entraîne un gaspillage d'énergie dans l'alimentation en liquide à filtrer. De plus, le pompage des gaz sortants a tendance à entraîner le liquide non filtré vers l'évent, ce qui accroît le gaspillage d'énergie. L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de fournir un ensemble de filtrage intégrant des moyens de dégazage qui permettent la pleine utilisation du medium de filtration. L'invention a également pour objectif de proposer un tel ensemble de filtrage pour lequel les moyens de dégazage sont simples à mettre en oeuvre et peu coûteux à fabriquer. Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'une cartouche de filtration comprenant un médium de filtration présentant une lumière tubulaire, ledit médium de filtration étant délimité par un flasque supérieur et un flasque inférieur, ledit flasque supérieur présentant un orifice communiquant avec ladite lumière tubulaire. Selon l'invention, la cartouche de filtration comprend un élément perméable au gaz, solidaire dudit flasque supérieur, obturant ledit orifice dudit flasque supérieur, la perméabilité dudit élément perméable au gaz étant supérieure à celle dudit médium de filtration. L'intégration d'un élément perméable au gaz, prenant la forme d'une pièce matérielle, disposée au niveau de l'orifice présent dans le flasque supérieur, est susceptible de créer un filtre entre les gaz et les autres substances susceptibles de traverser l'orifice, telles que le liquide à filtrer. Pour garantir que ces différentes substances ne passent pas à travers l'orifice sans avoir au préalable traversé l'élément perméable au gaz, le flasque supérieur de la cartouche de filtration est réalisé de telle sorte que l'orifice soit obturé par l'élément perméable au gaz. La cartouche de filtration intègre ainsi un moyen permettant de laisser passer, à travers son flasque supérieur, les gaz présents dans l'ensemble de filtrage au moment du remplissage de celui-ci en liquide et pendant tout le fonctionnement du filtre, tout en offrant la possibilité de minimiser la sortie à cet endroit du liquide à filtrer. L'élément perméable au gaz ayant une perméabilité supérieure à celle du médium de filtration, les gaz tendent naturellement à sortir par l'orifice, donc à se diriger vers l'élément perméable au gaz, ce qui crée un flux principal de dégazage. L'élément perméable au gaz offre moins de résistance aux flux gazeux que le médium de filtration, mais davantage qu'un évent tel que décrit dans l'art antérieur. L'élément perméable au gaz peut aussi bien équiper les cartouches de filtration intégrant un tube central intérieur que les cartouches de filtration destinées à être installées sur un tube central intérieur monté à demeure dans l'ensemble de filtrage. En tout état de cause, l'élément perméable au gaz, en étant solidaire de la cartouche de filtration, ne fait pas partie intégrante d'un organe restant à demeure dans l'ensemble de filtrage ou nécessitant une maintenance spécifique. Au contraire, à chaque remplacement de la cartouche de filtration (opération généralement planifiée en fonction du nombre d'heures d'utilisation ou de kilomètres parcourus s'agissant d'un véhicule), on rapporte un nouvel élément perméable au gaz, ce qui limite son risque d'encrassement et assure ainsi un fonctionnement des moyens de dégazage optimal. Avantageusement, ledit orifice est centré sur l'axe de ladite lumière tubulaire et ledit élément perméable au gaz est centré sur ledit orifice. Ainsi, l'orifice et l'élément perméable au gaz sont dans la position la plus proche possible du tube central intérieur, ce qui favorise l'homogénéité du flux de gaz et minimise la longueur du circuit de dégazage. Cette position permet également de conserver l'uniformité du volume inclus dans la lumière tubulaire de la cartouche de filtration, dans lequel arrive le liquide filtré. Avantageusement, le flasque supérieur de la cartouche incluant l'élément perméable au gaz peut être fabriqué par moulage simple, ou par surmoulage de l'élément perméable au gaz. D'autres techniques de fabrication peuvent toutefois également être mises en oeuvre. Selon une solution particulière, ledit flasque supérieur présente une face supérieure et ledit élément perméable au gaz présente une surface plus grande que ledit orifice, recouvrant ladite face supérieure dudit flasque supérieur au niveau dudit orifice. De cette façon, le filtre créé par l'élément perméable au gaz peut avoir une surface plus importante, permettant de réduire le risque qu'il s'encrasse avec d'autres substances, non gazeuses. De plus, cela peut faciliter la solidarisation de l'élément perméable au gaz avec le flasque supérieur de la cartouche. Cela peut également contribuer à simplifier et optimiser l'obturation de l'orifice présent dans le flasque supérieur. Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit élément perméable au gaz comprend une partie périphérique et une partie centrale, ladite partie centrale étant caractérisée par sa perméabilité au gaz. Ainsi, l'élément perméable au gaz solidarisé au flasque supérieur de la cartouche de filtration peut être d'un seul tenant, réalisé dans un matériau unique, mais il peut aussi résulter de l'assemblage de deux parties, éventuellement réalisées dans des matériaux différents. Selon une solution préférée, ladite partie centrale dudit élément perméable au gaz est réalisée au moyen de cellulose, d'un polymère, de fibres minérales, ou d'un mélange des fibres précédentes en proportions variables. De tels matériaux permettent en effet de laisser passer les gaz, tout en résistant au passage de liquides tels que le carburant à filtrer, s'agissant d'un véhicule. Avantageusement, ladite partie centrale dudit élément perméable au gaz a une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 2 mm. Dans une solution préférée, l'épaisseur de ladite partie centrale dudit élément perméable au gaz est de 1 mm. De cette façon, on optimise le compromis trouvé entre la perméabilité aux gaz et la rétention des autres substances présentes dans l'ensemble de filtrage. Avantageusement, ledit orifice présente en surface une forme circulaire dont le diamètre est compris entre 5 mm et 15 mm. Préférentiellement, ledit orifice présente en surface une forme circulaire dont le diamètre est de 10 mm. Selon une solution avantageuse, la forme extérieure dudit élément perméable au gaz est un disque dont le diamètre est compris entre 8 mm et 18 MM. De façon préférée, la forme extérieure dudit élément perméable au gaz est un disque dont le diamètre est de 12 mm. Le dégazage est ainsi assuré de manière efficace. Le fluide ne retourne pas au réservoir mais rejoint l'autre partie du fluide qui a traversé le medium plissé. Bien entendu, d'autres formes et dimensions de l'orifice et de l'élément perméable au gaz peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins parmi lesquels : la figure 1 illustre un ensemble de filtrage intégrant une cartouche de filtration selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention ; la figure 2 illustre en coupe une cartouche de filtration selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention ; la figure 3 procure une vue en perspective de la coupe représentée sur la figure 2 ; la figure 4 illustre en vue de dessus un élément perméable au gaz selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention ; la figure 5 illustre en vue de dessus un élément perméable au gaz selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention . En référence à la figure 1, un ensemble de filtrage pour liquide circulant dans un moteur ou un équipement hydraulique comprend une cuve 1 et un couvercle 2 délimitant un volume à l'intérieur duquel est monté un élément tubulaire 3 qui supporte une cartouche de filtration 4 telle que représentée sur les figures 2 et 3. La cartouche de filtration 4 comprend un médium de filtration 41 délimité par un flasque supérieur 42 et un flasque inférieur 43, ainsi qu'une lumière tubulaire 44. La cuve 1 comprend un orifice d'admission 101 de liquide, un orifice 102 de sortie de liquide filtré, un orifice 103 d'un conduit 104 de retour au réservoir de liquide. La cartouche de filtration 4 est emmanchée sur l'élément tubulaire 3 de telle sorte que l'orifice 421, présent dans le flasque supérieur 42 et communiquant avec la lumière tubulaire 44, communique également avec la lumière centrale 31 traversant l'élément tubulaire 3. Cette lumière centrale 31 débouchant sur le conduit 104, l'ensemble des gaz et liquides filtrés par l'orifice 421 est aspiré par une pompe qui comprime ces éléments vers le second filtre, dit filtre principal, les substances traversant l'orifice 421 en amont pouvant être évacuées par l'orifice 103 en aval. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, la cartouche de filtration 4 présente un élément perméable au gaz 422, solidaire du flasque supérieur 42, dont il obture l'orifice 421. Selon le principe de l'invention, cet élément perméable au gaz 422 a une perméabilité supérieure au médium de filtration 41, de telle sorte que les gaz qui s'accumulent lors de l'alimentation en liquide à filtrer tendent à sortir de l'ensemble de filtrage, en suivant le chemin représenté par la ligne en pointillés sur la figure 1. La conception de l'élément perméable au gaz 422 repose sur un dimensionnement approprié, comparativement au médium de filtration 41, des paramètres suivants : la perméabilité, sachant que l'élément perméable au gaz 422 doit être plus perméable que le médium de filtration 41 ; la pression capillaire, inversement proportionnelle à la perméabilité, suivant la formule P = 4 . y . cos(0) / D, où P représente la pression capillaire, y la tension superficielle du liquide, 0 l'angle de contact et D le diamètre de pore. la surface, de préférence négligeable par rapport à la surface de filtration du médium de filtration 41, pour réduire son effet sur l'efficacité globale de l'ensemble filtrant. Le ratio entre les flux traversant respectivement l'élément perméable au gaz 422 (Qb) et le médium de filtration 41 (Qf) est donné de façon approchée par la formule Qb/Qf = (Ab . Perm b) / (Af . Perm f), où A désigne la surface et Perm désigne la perméabilité, respectivement de l'élément perméable au gaz (indice b) et du médium de filtration (indice f). Par exemple, un élément perméable au gaz dont la surface représente au maximum 1/6000'' de la surface de filtration du médium de filtration peut convenir, une perméabilité 16 fois supérieure induisant un ratio net d'environ 1/360. Au pire, avec un médium de filtration dont l'efficacité est de 87%, avec un élément perméable au gaz dont l'efficacité est de 30%, et en supposant qu'l/360ème du flux traverse l'élément perméable au gaz, l'efficacité du médium de filtration est diminuée de 0,05%, c'est-à-dire qu'elle atteint 86,95%. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément perméable au gaz 422 représenté est centré sur l'orifice 421, qui lui-même est centré sur l'axe 441 de la lumière tubulaire 44. Comme cela apparaît clairement sur la figure 2, l'élément perméable au gaz 422 présente en outre une surface plus grande que l'orifice 421, lui permettant d'être solidaire de la face supérieure 423 du flasque supérieur 42 et de recouvrir cette face supérieure 423 au niveau de l'orifice 421. L'élément perméable au gaz 422, suivant les modes de réalisation illustrés par les figures 4 et 5, se décompose en une partie périphérique 4221 et une partie centrale 4222. Quel que soit le mode de réalisation, la partie centrale 4222 est perméable au gaz, tandis que la partie périphérique 4221 ne l'est pas nécessairement (cas de la figure 4, par opposition à la figure 5). La partie périphérique 4221 peut en effet, dans certains cas, avoir pour unique fonction de permettre la liaison avec le flasque supérieur de la cartouche de filtration. Selon un mode de réalisation préféré, la partie centrale 4222 est réalisée en medium de filtration tissé ou non, à base de cellulose ou de fibres synthétiques ou d'origine minérale (verre) et a une épaisseur d'environ 1 mm. De même, l'orifice 421 présente en surface une forme circulaire d'un diamètre d'environ 8 mm et l'élément perméable au gaz 422 a pour forme extérieure un disque de diamètre 12 mm. Ainsi, lors du remplissage en liquide de l'ensemble de filtrage, et pendant le fonctionnement du filtre, le gaz contenu dans la cuve passe par l'élément perméable au gaz 422, puis par l'orifice 421, par la lumière centrale 31 et par le conduit 104, pour finalement sortir de l'ensemble de filtrage par l'orifice 103. Dans le même temps, le flux de liquide à filtrer est limité par l'élément perméable au gaz 422, pour se concentrer vers le médium de filtration 41. D'autres modes de réalisation basés sur les principes de la cartouche de filtration intégrant un élément perméable au gaz dans le flasque supérieur qui viennent d'être décrits sont bien sûr envisageables sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1- Cartouche de filtration (4) comprenant un medium de filtration (41) présentant une lumière tubulaire (44), ledit médium de filtration étant délimité par un flasque supérieur (42) et un flasque inférieur (43), ledit flasque supérieur présentant un orifice (421) communiquant avec ladite lumière tubulaire, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément perméable au gaz (422), solidaire dudit flasque supérieur (42), obturant ledit orifice (421) dudit flasque supérieur, la perméabilité dudit élément perméable au gaz (422) étant supérieure à celle dudit médium de filtration (41). Cartouche de filtration selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit orifice (421) est centré sur l'axe de ladite lumière tubulaire (44) et en ce que ledit élément perméable au gaz (422) est centré sur ledit orifice. Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le flasque supérieur (42) présente une face supérieure (423), caractérisée en ce que ledit élément perméable au gaz (422) présente une surface plus grande que ledit orifice (421), recouvrant ladite face supérieure dudit flasque supérieur au niveau dudit orifice. Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit élément perméable au gaz (422) comprend une partie périphérique (4221) et une partie centrale (4222), ladite partie centrale étant caractérisée par sa perméabilité au gaz. Cartouche de filtration selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite partie centrale (4222) dudit élément perméable au gaz (422) est réalisée au moyen de cellulose, d'un polymère, de fibres minérales, ou d'un mélange des fibres précédentes en proportions variables.2 - 3 - 4 - 5 - 6- 7- 8- 9- 10 - 11 - 11 Cartouche de filtration selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite partie centrale (4222) dudit élément perméable au gaz (422) a une épaisseur comprise entre 0.5 mm et 2 mm. Cartouche de filtration selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'épaisseur de ladite partie centrale (4222) dudit élément perméable au gaz (422) est de 1 mm. Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit orifice (421) présente en surface une forme circulaire dont le diamètre est compris entre 5 mm et 15 mm.. Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit orifice (421) présente en surface une forme circulaire dont le diamètre est de 8 mm. Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que la forme extérieure dudit élément perméable au gaz (422) est un disque dont le diamètre est compris entre 8 mm et 18 mm. Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que la forme extérieure dudit élément perméable au gaz (422) est un disque dont le diamètre est de 12 mm.