Brevet FR3002158A1 — publié le 20140822

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de filtre pour filtrer un liquide, notamment pour filtrer du carburant, comportant un filtre à particules pour séparer les particules du liquide et un extracteur d'eau pour séparer l'eau du liquide. L'invention s'applique également à l'utilisation d'une telle installation de filtre dans un système d'alimentation en carburant d'un véhicule automobile. Etat de la technique Les dispositifs de filtre et notamment les filtres à liquide installés dans l'alimentation en carburant de véhicules automobiles comportent un séparateur ou extracteur d'eau associé au filtre à particules pour extraire l'eau du liquide à filtrer. L'eau séparée par l'extracteur d'eau a en général une densité plus élevée que celle du li- guide à filtrer de sorte qu'elle s'accumule dans le fond du boîtier dans une région collectrice d'eau. Il est également connu d'équiper de tels dispositifs de filtre avec un capteur d'eau qui détecte le niveau de remplissage de l'eau extraite et accumulée dans le boîtier. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un dispositif de filtre du type défini ci-dessus caractérisé en ce que l'extracteur d'eau étant muni d'un passage d'eau pour conduite l'eau séparée à travers l'extracteur d'eau entre une première et une seconde extrémité de l'extracteur, l'extracteur d'eau ayant un manchon de support portant au moins une surface d'extraction d'eau et le passage d'eau étant réalisé en une seule pièce avec le manchon de support. En d'autres termes, l'invention a pour objet un dispositif de filtre servant à filtrer un liquide, notamment du carburant. Il com- porte un filtre à particules pour séparer les particules du liquide et un séparateur ou extracteur d'eau pour séparer l'eau du liquide. Le séparateur d'eau comporte un passage d'eau pour évacuer l'eau séparée à travers l'extracteur d'eau de la première extrémité vers la seconde extrémité de celui-ci, l'extracteur d'eau ayant la forme d'un manchon de support muni d'au moins une surface d'extraction d'eau et le passage d'eau fait corps avec le manchon de support. Dans le dispositif de filtre selon l'invention, pour un net- toyage en deux étapes du liquide qui le traverse à l'aide d'un filtre à par- ticules et d'un extracteur d'eau, ce dernier est en outre réalisé de façon à guider l'eau qui se dépose et s'accumule dans la chambre collectrice de façon à pouvoir faire passer l'eau accumulée à travers le séparateur d'eau lui-même. Ce passage d'eau est possible car toute l'eau accumulée est ensuite évacuée du dispositif de filtre par le côté opposé à l'extracteur d'eau qui correspond à la chambre collectrice d'eau. Ce côté est notamment le côté supérieur du dispositif de filtre selon l'invention alors que la chambre collectrice d'eau se situe de préférence à la partie inférieure du dispositif de filtre. Les expressions « haut » et « bas » se rapportent à l'état de montage du dispositif de filtre dans le véhicule, lui-même supposé être installé sur une surface terrestre horizontale. Une telle évacuation de l'eau collectée vers le haut est particulièrement avantageuse dans le cas des conditions d'encombrement très limité existant dans les véhicules automobiles. Comme la surface d'extraction ou de séparation d'eau se présente sous la forme d'une membrane en une matière hydrophobe, notamment en polyester PES, l'eau est extraite d'une manière particulièrement efficace du liquide arrivant sur le côté amont de la surface d'extraction d'eau. Grâce à cette réalisation de la surface d'extraction d'eau sous la forme d'une membrane, le flux de liquide rencontre avan- tageusement très peu de résistance, ce qui se traduit par une perte de charge particulièrement réduite au passage du liquide à travers la surface d'extraction d'eau. Selon un développement avantageux de l'invention, la surface d'extraction d'eau est au moins par segment couverte par injec- tion et surmoulage de la matière thermoplastique du manchon de sup- port. Ainsi et de manière particulièrement avantageuse, on aura une réalisation très simple et économique de l'extracteur d'eau en ce que celui-ci est réalisé au cours d'une seule opération d'injection, au cours de laquelle la surface d'extraction d'eau est utilisée par exemple comme insert placé dans le moule d'injection pour être ensuite surmoulé par injection avec la matière thermoplastique du manchon de support pour former ainsi avec le manchon de support et le passage d'eau, un extracteur d'eau en une seule pièce. On supprime de cette manière toutes les étapes de montage supplémentaires pour installer la surface d'extraction d'eau, par exemple les opérations de collage. De plus, on réalise une liaison particulièrement étanche à l'eau entre le manchon de support et la surface d'extraction d'eau ou de séparation d'eau. Le manchon de support est de préférence réalisé comme une cage de sorte que la surface d'extraction d'eau est soutenue par segment tout en permet- tant la traversée du liquide à partir du côté amont de la surface d'extraction d'eau vers le côté aval de cette surface, c'est-à-dire de préférence à partir de la région extérieure du manchon de support vers l'intérieur de celui-ci. Comme le passage d'eau est radialement écarté du man- chon de support et de la surface d'extraction d'eau à l'intérieur du man- chon de support, le passage d'eau n'est pas en contact mécanique direct avec le filtre à particules, ce qui est avantageux. D'une manière particulièrement avantageuse, la réalisation en une seule pièce du passage d'eau traversant l'intérieur du manchon de support constitue une dis- position peu encombrante du passage d'eau dans le filtre à liquide. La distance radiale entre le passage d'eau et le tube de support et par rapport à au moins une surface d'extraction d'eau, assure en outre de façon avantageuse que le passage d'eau à travers la surface d'extraction d'eau ne soit pas encombré, de préférence à aucun endroit. Selon un développement avantageux du dispositif de filtre selon l'invention, il comporte un boîtier avec un couvercle et le passage d'eau est couplé de manière étanche à la traversée d'eau du couvercle du boîtier. La traversée d'eau dans le couvercle du boîtier crée une interface standardisée vers l'extérieur et vers l'intérieur qui est spéciale- ment adaptée, notamment à l'étanchéité nécessaire à cet endroit. La traversée d'eau permet en outre d'avoir des surfaces d'étanchéité réduites et de réduire ainsi au minimum le risque de fuite. Une telle traversée d'eau comporte en outre avantageu- sement un clapet d'eau sur le côté extérieur. Ce clapet d'eau ou clapet anti-retour est couplé de manière étanche au passage d'eau. Le clapet d'eau permet d'évacuer de manière ciblée l'eau de la chambre collectrice à travers la conduite d'eau. En outre, le passage d'eau peut, le cas échéant, être fermé par le clapet. Le séparateur d'eau est avantageusement formé avec un support d'appui cylindrique creux portant la surface de séparation d'eau et dont l'intérieur est formé pour guider l'eau avec une conduite de guidage d'eau coaxiale au manchon de support. Selon un développement, le volume disponible est utilisé de manière optimale et de plus, la conduite d'eau est protégée de façon particulièrement simple dans le dispositif de filtre. Ce dispositif de filtre de l'invention comporte de préférence une chambre collectrice d'eau dans laquelle débouche une conduite d'évacuation d'eau couplée de manière étanche à la conduite de guidage d'eau. La conduite d'eau ainsi couplée au passage d'eau peut être adaptée selon les types pendant que le restant du séparateur d'eau comme un composant normalisé conservé avec ses surfaces d'extraction d'eau et s'appliquant à plusieurs types de véhicules. La conduite d'eau est d'une manière particulièrement préférentielle guidée par la conduite d'eau dans la chambre collectrice d'eau, en sortant radialement. La conduite d'eau ainsi tracée permet d'évacuer l'eau séparée et collectée, de manière ciblée, radialement vers la zone extérieure de la chambre collectrice d'eau. Le dispositif de filtre selon l'invention comporte en outre de manière préférentielle le séparateur d'eau muni d'un manchon de support, cylindrique, portant au moins une surface d'extraction d'eau et le côté frontal inférieur du manchon est muni d'un capteur d'eau. Le capteur d'eau est en une seule pièce avec le manchon de support. En variante, le capteur d'eau est de préférence séparé du manchon de support en étant installé sur le boîtier correspondant du dispositif de filtre. Le capteur d'eau permet de vérifier le niveau d'eau dans la chambre col- lectrice et le cas échéant d'émettre un signal pour évacuer l'eau accumulée à travers le passage d'eau. L'extracteur ou séparateur d'eau est avantageusement constitué par un manchon de support portant au moins une surface d'extraction ou de séparation d'eau, ce manchon s'appuyant contre le couvercle du filtre ou le fond du filtre à particules. Le filtre à particules a de préférence un élément de filtre cylindrique creux et dont l'extrémité supérieure frontale est munie du couvercle de filtre et son extrémité frontale inférieure, du fond de filtre. L'élément de filtre est ainsi un élé- ment annulaire dont l'intérieur correspond au séparateur d'eau avec son manchon de support venant contre les surfaces d'extraction d'eau. Ce manchon de support est tenu notamment en étant clipsé sur le filtre à particules ; de façon préférentielle, le manchon de support est clipsé au fond du filtre et/ou au couvercle du filtre à particules. Cette liaison par enclipsage permet de placer et de tenir l'extracteur d'eau à son manchon de support d'une manière particulièrement simple tout en restant stable par rapport au filtre à particules. Le manchon de support est de préférence installé en position centrale dans le filtre à particules, ce qui permet un positionnement particulièrement simple pendant le montage. L'invention est également appliquée d'une manière toute particulière à un système d'alimentation en carburant de véhicule automobile. Un tel système d'alimentation en carburant équipé du dispositif de filtre selon l'invention bénéficiera des avantages décrits ci-dessus, à savoir un montage plus simple, moins d'encombrement, une plus grande étanchéité ainsi qu'une plus grande possibilité de modifier des pièces. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation de dispositif de filtre re- présentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une coupe axiale d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de filtre selon l'invention comportant un extracteur d'eau, la figure 2 est une vue en perspective de l'extracteur d'eau de la figure 1, la figure 3 est une coupe axiale d'un second exemple de réalisation d'un dispositif de filtre selon l'invention comportant un extracteur d'eau, et la figure 4 est une vue en perspective de l'extracteur d'eau de la figure 3. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 et la figure 3 montrent chacune un dispositif de filtre 10 pour filtrer un liquide tel qu'un carburant liquide. Le dispo- sitif de filtre 10 comporte un boîtier 12 en forme de cylindre de section circulaire, logeant un filtre à particules 14 et un extracteur d'eau ou séparateur d'eau 16. Le boîtier 12 est muni d'un fond 18 et d'un couvercle 20 appliqué sur le côté frontal d'une paroi 22. La paroi 22 du boî- tier forme avec le fond 18 un gobelet ouvert vers le haut et fermé alors de manière étanche au liquide par un couvercle de boîtier 20. L'extérieur du couvercle de boîtier 20 comporte des branchements 24 par lesquels arrive le liquide à nettoyer, du côté non filtré 26 à l'intérieur du boîtier 12, pour être évacué par le côté filtré 28 de l'intérieur du boitier 12. Le filtre à particules 14 comporte un fond de filtre 30 en forme de disque annulaire (couvercle inférieur) ainsi que le cas échéant un couvercle de filtre 32 en forme de disque annulaire et en même temps deux manchons (couvercle supérieur). Un élément de filtre 34 en forme de cylindre creux est logé entre le fond 30 et le couvercle 32 du filtre. Les surfaces de filtre, lisses, s'étendent dans la direction axiale et ont en section une forme étoilée. Le fond 30 du filtre est rendu étanche par un joint infé- rieur 36 sur le côté intérieur de la paroi 22 du boîtier et le couvercle 32 du filtre par l'intermédiaire d'un joint supérieur 38 à l'intérieur du cou- vercle 20. De cette manière, en coopération avec l'élément de filtre 34 interposé, le côté filtré 28 est séparé du côté non filtré 26 de sorte que le liquide à nettoyer doit dans tous les cas traverser la surface filtrante de l'élément de filtre 34. A l'intérieur de l'élément de filtre 34, du côté filtré 28, se trouve l'extracteur d'eau 16. L'extracteur ou séparateur d'eau 16 a un manchon de support 40 en forme de cylindre creux qui s'étend dans la direction axiale ou direction longitudinale du filtre à particules 14 et de la paroi de boîtier 22. Le manchon de support 40 porte plusieurs sur- faces de séparation ou d'extraction d'eau 42 sous la forme chaque fois d'une membrane en une matière hydrophobe (ici il s'agit de polyester PES) ; il s'agit d'une matière thermoplastique du manchon de support 40 (principalement du polyéthylène téréphtalate PET) surmoulée par injection avec de la matière plastique au cours d'une unique opération d'injection moulage ; l'extraction d'eau proprement dite se fait au niveau de ce manchon. Le carburant à nettoyer traverse la surface d'extraction d'eau 42 correspondante et l'eau retenue à ce niveau descend sous la forme de gouttelettes d'eau à travers le fond de filtre 30. Un passage d'eau 44 constitué par une conduite d'eau 46 coaxiale au manchon de support 40 passe à l'intérieur de ce manchon de support 40. La conduite d'eau 46 est tenue dans le manchon de support 40 par un fond de manchon 48 s'étendant transversalement. Sous le fond 48 du manchon, il y a une liaison d'enclipsage 50 par laquelle le manchon de support 40 est enclipsé et tenu à l'extrémité infé- rieure, intérieure du fond de filtre 30. La liaison par enclipsage 50 est réalisée par quatre becs dirigés axialement et répartis à un intervalle de 90° à la périphérie intérieure du fond de filtre 30. Ces becs sont portés par le fond de manchon 48. En variante, la liaison enclipsée 50 peut avantageusement être formée de deux, de trois ou de plus de quatre becs d'enclipsage et en particulier pour simplifier le positionnement en cours de montage, on choisit une forme asymétrique. L'extrémité supérieure du passage d'eau 44 du couvercle de boîtier 20 comporte une traversée d'eau 52. Cette traversée d'eau 52 permet à l'eau de traverser le passage d'eau 44 en remontant pour être évacuée. Pour cela, le couvercle de boîtier 20 comporte en une seule pièce avec la conduite de passage d'eau 54, une forme tournée axiale-ment vers l'intérieur. Cette conduite de passage d'eau 54 est emmanchée sur la conduite de passage d'eau 46 en étant ainsi rendue étanche par rapport à celle-ci. Le côté extérieur du couvercle 20 du boîtier comporte le passage d'eau 52 muni d'un manchon de clapet 56 équipé d'un clapet à eau 58 qui permet au choix de fermer ou d'ouvrir le passage d'eau 52. Avant que l'eau puisse être évacuée par le passage d'eau 44 à l'aide de la vanne 58, l'eau s'accumule dans une chambre collec- trice d'eau 60 située dans la partie inférieure du boîtier 12 sous le fond de filtre 30. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la conduite de passage d'eau 46 arrive au centre de la chambre collectrice d'eau. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, la conduite d'évacuation d'eau 46 porte une conduite d'évacuation d'eau 62 cintrée deux fois. La conduite d'évacuation d'eau 62 ainsi cintrée est dirigée du milieu de la conduite de passage d'eau 46 vers le bas et radialement vers l'extérieur. La conduite de guidage d'eau 62 peut ainsi être constituée par un tube rigide mais aussi par un tube mobile ou souple. La conduite d'évacuation d'eau 62, cintrée, permet d'avoir, au milieu du fond 18 du boîtier, un espace suffisant pour y installer le capteur d'eau (non représenté). Ce capteur d'eau peut être réalisé et installé, notamment du point de vue de sa construction, en fonction du séparateur d'eau 16. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Dispositif de filtre 12 Boîtier 16 Extracteur/séparateur d'eau 18 Fond du boîtier 20 Couvercle du boîtier 22 Paroi du boîtier 24 Branchements extérieurs 26 Côté non filtré 28 Côté filtré 30 Fond du filtre 32 Couvercle du filtre 34 Elément de filtre 36 Joint inférieur 38 Joint supérieur 40 Manchon de support 42 Surface d'extraction d'eau 44 Passage d'eau 46 Conduite d'eau 48 Fond du manchon 50 Liaison par enclipsage 52 Passage d'eau 54 Conduite de passage d'eau 56 Manchon de clapet 58 Clapet d'eau 60 Chambre collectrice d'eau 62 Conduite d'évacuation d'eau30 REVENDICATIONS1°) Dispositif de filtre (10) pour filtrer un liquide, notamment pour filtrer du carburant, comportant un filtre à particules (14) pour séparer les particules du liquide et un extracteur d'eau (16) pour séparer l'eau du liquide, l'extracteur d'eau (16) étant muni d'un passage d'eau (44) pour conduite l'eau séparée à travers l'extracteur d'eau (16) entre une première et une seconde extrémité de l'extracteur (16), l'extracteur d'eau (16) ayant un manchon de support (40) portant au moins une surface d'extraction d'eau (42) et le passage d'eau (44) étant réalisé en une seule pièce avec le manchon de support (40). 2°) Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'extraction d'eau (42) se présente sous la forme d'une membrane en une matière hydrophobe, notamment en polyester PES. 3°) Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'extraction d'eau (42) est enveloppée au moins par segment par la matière thermoplastique du manchon de support (40) réalisé par injection. 4°) Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage d'eau (44) est radialement écarté du manchon de support (40) et de la surface d'extraction d'eau (42) en passant à l'intérieur du manchon de support (40). 5°) Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérisé par un boîtier (12) muni d'un couvercle (20) et le passage d'eau (44) est couplé de manière étanche à une traversée d'eau (52) passant dans le couvercle (20) du boîtier.6°) Dispositif de filtre selon la revendication 5, caractérisé par un clapet d'eau (58) sur le côté extérieur de la traversée d'eau (52). 7°) Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extracteur d'eau (16) est formé d'un manchon de support (40), cylindrique creux, portant au moins une surface d'extraction d'eau (42) et l'intérieur a la forme du passage d'eau (44) avec une conduite d'eau (46) coaxiale au manchon de support (40). 8°) Dispositif de filtre selon la revendication 7, caractérisé par une chambre collectrice d'eau (60) dans laquelle pénètre une conduite d'évacuation d'eau (62) couplée de manière étanche sur la conduite d'eau (46). 9°) Dispositif de filtre selon la revendication 8, caractérisé en ce que la conduite d'évacuation d'eau (62), partant de la conduite d'eau (46), est dirigée radialement vers l'extérieur dans la chambre collectrice d'eau (60). 10°) Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extracteur d'eau (16) a un manchon de support (40) cylindrique portant au moins une surface d'extraction d'eau (42) et son côté inférieur est relié à un capteur d'eau. 11°) Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extracteur d'eau (16) comporte au moins un manchon de support (40) muni d'au moins une surface d'extraction d'eau (42) qui est appuyée au moins contre un couvercle (32) ou le fond (30) du filtre à particules (14).3512°) Dispositif de filtre selon la revendication 11, caractérisé en ce que le manchon de support (40) est enclipsé au moins sur le couvercle de filtre (32) et/ou le fond (30) du filtre à particules (14). 10