Brevet FR3012969A1 — publié le 20150515

Filtre à liquide à cirçuit de dérivation intégré Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à la filtration des liquides. Arrière-plan technologique Dans un véhicule comprenant un moteur à combustion interne de type Diesel, le filtre à gazole a pour rôle de protéger la pompe à injection en éliminant les impuretés et l'eau qui sont contenus dans le carburant. Il est placé entre le réservoir et la pompe à injection du véhicule. Sous certaines conditions climatiques froides, la cartouche filtrante du filtre à gazole peut être colmatée par des paraffines contenues dans le carburant qui se sont solidifiées. Ce colmatage de la cartouche filtrante nuit à la bonne circulation du carburant et provoque une perte de charge importante dans le circuit d'alimentation de gazole. Cette augmentation de la perte de charge peut conduire à une surpression fatale pour le filtre à gazole. Pour éviter ce problème de perte de charge trop importante dans le circuit d'alimentation de gazole, des dispositifs sont parfois mis en place pour créer un circuit de dérivation communément désigné par le terme anglais de « bypass » qui permet de court-circuiter le passage du gazole à travers la cartouche filtrante. Les systèmes actuels de circuit de dérivation carburant sont encombrants et nécessitent l'ajout d'éléments : Un système de dérivation externe requiert l'ajout de tuyaux sur le circuit basse pression, avec des difficultés d'implantation dans un espace moteur restreint. Un dispositif de dérivation interne au filtre à gazole, est connu par exemple des documents US20130210162 ou W02008027347 qui décrivent un filtre à liquide comprenant une cartouche filtrante séparant une zone de liquide non filtré d'une zone de liquide filtrée, des moyens de dérivation du liquide comportant un élément mobile d'ouverture d'un passage autorisant, au-delà d'une pression seuil de liquide dans le filtre, le passage du liquide de la zone de liquide non filtré à une zone de liquide filtrée sans passer par la cartouche filtrante. Un tel dispositif interne au filtre à gazole prend de la place à l'intérieur dudit filtre, ce qui accroit son encombrement et perturbe le flux de gazole. Il peut également être lui-même perturbé par du colmatage. Par conséquent, l'objet de l'invention est de proposer un filtre à carburant incorporant un circuit de dérivation du carburant en cas de colmatage de la cartouche filtrante permettant de s'affranchir des inconvénients de l'art antérieur. Dans ce but, il est prévu selon l'invention un filtre à liquide à liquide comprenant : -une cartouche filtrante comportant un tube autour duquel est disposé un média filtrant séparant une zone de liquide à filtrer d'une zone de liquide filtré, -un élément mobile d'obturation d'un circuit de dérivation du liquide de la zone de liquide à filtrer à la zone de liquide filtré ne passant pas par le média filtrant la cartouche filtrante, caractérisé en ce que l'élément mobile est constitué par la cartouche filtrante. L'effet technique est que la cartouche filtrante sert elle-même de soupape dont le déplacement assure l'ouverture ou la fermeture du circuit de dérivation du liquide, ce qui permet d'obtenir un filtre à circuit de dérivation de carburant intégré compact, sans vanne supplémentaire. De préférence, la cartouche filtrante est maintenue en contact avec une plaque d'appui lorsque la pression de liquide est inférieure à un seuil de pression critique, et en ce que le circuit de dérivation du liquide comprend l'espace laissé par le décollement de la cartouche filtrante lorsque la pression est supérieure au seuil de pression critique. De préférence encore, le filtre comprend des moyens de guidage formés par un prolongement du tube de la cartouche filtrante et une ouverture de la plaque d'appui dans laquelle le prolongement du tube est destiné à coulisser. De préférence encore, le prolongement du tube comprend un orifice de passage de liquide disposé en regard de la plaque d'appui et obstrué par celle-ci lorsque la cartouche filtrante est en contact avec la plaque d'appui. Dans une variante, le filtre comprend des moyens de guidage formés par des éléments périphériques à la cartouche filtrante en saillie de la plaque d'appui, à l'intérieur desquelles la cartouche filtrante est destinée à coulisser. Dans une autre variante, la plaque d'appui est en contact par une couronne en saillie coopérant avec une forme complémentaire dans un flasque d'extrémité de la cartouche filtrante. De préférence, le filtre comprend un jeu entre le flasque d'extrémité et la plaque d'appui, lorsque la couronne est en contact avec sa forme complémentaire. Dans une variante, le filtre comprend des moyens de guidage en translation de la cartouche filtrante coopérant avec des moyens d'étanchéité entre la zone de liquide à filtrer et la zone de liquide filtré. De préférence, la cartouche filtrante comprend un disque d'extrémité participant au maintien du média filtrant et comportant à sa périphérie un joint formant les moyens d'étanchéité et coopérant avec une couronne périphérique formant les moyens de guidage en translation de la cartouche filtrante. De préférence, le tube et le disque d'extrémité forment une pièce unique. Dans une variante, le filtre à liquide de l'invention est un filtre à gazole. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 est une représentation schématique en coupe d'un premier mode de réalisation du filtre à gazole de l'invention, circuit de dérivation fermé. - La figure 2 est une représentation schématique en coupe du premier mode de réalisation du filtre à gazole de l'invention, circuit de dérivation ouvert. - La figure 3 est une représentation schématique en coupe d'un second mode de réalisation du filtre à gazole de l'invention, circuit de dérivation fermé. - La figure 4 est une représentation schématique en coupe du second mode de réalisation du filtre de l'invention, circuit de dérivation ouvert. D'une figure à l'autre les éléments identiques sont désignés par les mêmes références. Description détaillée Les figures 1 et 2 présentent un premier mode de réalisation d'un filtre à gazole selon l'invention. Le liquide à filtrer est ici de préférence un gazole mais il peut encore convenir à la filtration d'un autre type de carburant ou encore d'un liquide quelconque. La figure 1 présente un filtre 1 à gazole qui comporte un boitier présentant un couvercle 2 comprenant une entrée 3 de gazole ainsi qu'une sortie 4 de gazole. Le filtre 1 comprend une cuve 5 solidaire du couvercle 2, par exemple par vissage. Dans l'espace intérieur délimité par le couvercle 2 et la cuve 5 est disposée une cartouche 6 filtrante. Ainsi la cuve 5 peut être désolidarisée du couvercle 2 afin notamment de remplacer la cartouche 6 filtrante usagée par une nouvelle cartouche filtrante. La cartouche 6 filtrante comprend un média 7 filtrant qui peut être notamment réalisé en papier plissé et qui présente une forme annulaire centrée sur l'axe de révolution Z. Ce média 7 filtrant est disposé autour d'un tube 8 qui délimite un puits 9 central. Le tube 8 comprend des perforations 18 permettant au gazole de traverser la cartouche 6 filtrante. Par ailleurs, le média 7 filtrant s'étend dans la direction de l'axe Z entre une première extrémité sur laquelle est rapporté un disque 10 et une seconde extrémité sur laquelle est rapporté un flasque 11 annulaire. Le disque 10 et le flasque 11 participent au maintien du média filtrant autour du tube 8. Ainsi la cartouche 6 filtrante est interposée entre : -L'entrée 3 de gazole qui communique avec l'extérieur de la cartouche 6 filtrante en formant une zone A de liquide à filtrer, encore désigné zone amont. - et le puits 9 central qui est relié avec la sortie 4 de gazole et qui communique avec l'espace intérieur de la cartouche 6 filtrante en formant une zone B de gazole filtré, encore désigné zone aval. Le tube 8 présente une première partie 12 qui s'étend au-delà du disque 10 d'extrémité autour de laquelle est disposé un ressort 13 de rappel. Le ressort 13 de rappel est interposé entre le couvercle 2 et le disque 10 d'extrémité et vient prendre appui entre ces deux pièces. Par ailleurs, la cuve 2 de la cartouche 6 filtrante comprend une plaque 14 d'appui sur laquelle le flasque 11 d'extrémité vient en contact. Le maintien du contact entre la plaque 14 d'appui et la cartouche 6 filtrante est assuré par le ressort 13. Le ressort 13 est taré pour maintenir ce contact effectif jusqu'à un seuil de pression critique du liquide. Le flasque est de préférence en matériau souple, par exemple un caoutchouc, de sorte à bien épouser la surface de la plaque 14 d'appui, ce qui permet d'assurer une bonne étanchéité à cet endroit entre les zones A et B. Le filtre 1 à gazole comprend encore des moyens de guidage en translation de la cartouche 6 filtrante coopérant avec des moyens d'étanchéité entre la zone A de liquide à filtrer et la zone B de liquide filtré. Plus précisément dans ce premier mode de réalisation, cette coopération est disposée au niveau du disque 10 d'extrémité qui comporte à sa périphérie un joint 15 formant les moyens d'étanchéité et coopérant avec une couronne 16 périphérique formant les moyens de guidage en translation de la cartouche 6 filtrante. Le joint 15 est un joint annulaire par exemple un joint torique. Avantageusement, le disque 10 d'extrémité est rigide, par exemple en plastique, afin d'assurer un bon contact glissant entre le joint 15 et la couronne 16. Pour des raisons de simplification de fabrication, le disque 10 d'extrémité et le tube 8 forment une pièce unique, obtenue par exemple par moulage. Le filtre 1 comprend encore des moyens de guidage supplémentaires en translation de la cartouche 6 filtrante. Dans ce premier mode de réalisation, le tube 8 présente un prolongement 17 qui s'étend au-delà du flasque 11. Ce prolongement 17 du tube 8 traverse la plaque 14 d'appui par une ouverture 19 aménagée dans la plaque 14 d'appui, ouverture 19 dans laquelle le prolongement 17 de tube est destiné à coulisser. Ce prolongement 17 de tube traversant la plaque 14 d'appui peut déboucher dans un volume 20. Dans ce mode premier mode de réalisation, le prolongement 17 de tube 8 traversant la plaque 14 d'appui comprend au moins un orifice 21 de passage de gazole. L'orifice 21 s'étend radialement au travers de l'épaisseur du prolongement 17 de tube. L'orifice 21 de passage de gazole est disposé en regard de la plaque 14 d'appui. De cette façon, la plaque 14 d'appui, par son épaisseur, obstrue l'orifice de passage lorsque la cartouche 6 filtrante est en contact avec la plaque 14 d'appui, ce qui permet de participer à l'étanchéité. Afin de réaliser l'étanchéité entre le flasque 11 et la plaque 14 d'appui ainsi que le centrage correct de la cartouche 6 filtrante par rapport à l'axe central Z, il est prévu d'aménager une couronne 22 en saillie de la plaque 14 d'appui, de préférence conique pour favoriser l'introduction, et une forme complémentaire à la couronne 22 dans le flasque 11. Cette couronne permet aussi le centrage correct de la cartouche 6 filtrante relativement à l'axe central Z. Dans cette configuration, la couronne 12 et la forme complémentaire peuvent être agencés de sorte à laisser un jeu J entre la plaque 14 d'appui et le flasque 11. Ce jeu J autorise une présence de gazole sous la cartouche 6 filtrante, à l'extérieur de la couronne, ce qui facilite la transmission de l'effort de pression du gazole et réactivité de la levée de la cartouche 6 filtrante en cas de surpression. En référence aux figures 1 et 2, le fonctionnement du filtre 1 est le suivant : Tant que la pression de gazole dans le filtre 1 est inférieure au seuil de pression critique déterminé par le tarage du ressort 13 (figure 1), celui-ci maintient la cartouche 6 filtrante en contact sur la plaque 14 d'appui. Un ordre de grandeur seuil de pression critique dans la partie amont du filtre est de 9 bars. La couronne 22 en saillie de la plaque 14 d'appui est alors en contact avec sa forme 23 complémentaire, ce qui assure à cette endroit une séparation étanche entre les zones A et B. Le joint 15 assure aussi du côté du disque 10 une séparation étanche entre les zones A et B. L'orifice 21 de passage de gazole est en regard de la plaque 14 d'appui. Dans cet état, le gazole circule dans le filtre conformément aux flèches F1 de la figure 1, c'est-à-dire successivement le gazole arrive par l'entrée 3 de gazole, traverse le média 7 filtrant, traverse les perforations 18, passe par le puits 9 pour quitter le filtre 1 par la sortie 5 de gazole. Quand la pression de gazole dans le filtre 1 est supérieure au seuil de pression critique (figure 2), par exemple en raison d'un colmatage 24 du media 7 filtrant, le ressort 13 ne peut plus maintenir la cartouche 6 filtrante en contact avec la plaque 14 d'appui. La cartouche 6 filtrante se déplace alors en translation selon l'axe central Z, guidée à une de ses extrémités par le glissement du joint 15 dans la couronne 16 périphérique et à l'autre de ses extrémités par le coulissement du prolongement 17 de tube dans l'ouverture 19 de la plaque 14 d'appui. Ainsi le flasque 11 se décolle de la plaque 14 d'appui, l'orifice 21 de passage se découvre. Un circuit de dérivation du gazole de la zone A de gazole à filtrer à la zone de gazole filtré ne passant pas par le média 7 filtrant de la cartouche 7 filtrante est ainsi crée par l'espace laissé par le décollement de la cartouche 6 filtrante avec la plaque 14 d'appui, autrement dit par l'espace compris entre le flasque 11 et la plaque 14 d'appui. Cet agencement permet d'éviter l'aménagement dans le filtre d'une conduite de dérivation permanente. Dans cet état, le gazole circule dans le filtre conformément aux flèches F2 de la figure 2, c'est-à-dire successivement le gazole arrive par l'entrée 3 de gazole, circule entre le flasque 11 et la plaque 14 d'appui, traverse l'orifice 21 de passage, passe par le puits 9 pour quitter le filtre 1 par la sortie 5 de gazole. L'originalité de l'invention tient au fait que la cartouche 6 filtrante fait office d'élément mobile d'obturation du circuit de dérivation du gazole en cas de surpression de gazole dans le filtre 1, ce qui évite l'ajout d'un composant supplémentaire spécifique à l'obturation du circuit de dérivation et permet de conserver un filtre 1 compact. Les figures 3 et 4 présentent un second mode de réalisation d'un filtre à gazole conforme à l'invention. Ce second mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que les 15 moyens de guidage dits supplémentaires décrits dans le premier mode de réalisation formés par la coopération d'un prolongement du tube 8 central au-delà du flasque 11 et d'une ouverture 19 dans la plaque 14 d'appui sont remplacés par des éléments 25 périphériques à la cartouche 6 filtrante, disposés en saillie de la plaque 14 d'appui, à l'intérieur desquelles, en fonctionnement, la cartouche 6 filtrante est destinée à coulisser. 20 Les éléments 25 peuvent par exemple prendre la forme de plot, d'arc de cercle de hauteur appropriée. Par rapport au premier mode de réalisation, ce mode de réalisation est plus simple et plus compact. En référence aux figures 3 et 4, le fonctionnement du filtre 1 de ce second mode de 25 réalisation est le suivant : Tant que la pression de gazole dans le filtre 1 est inférieure au seuil de pression critique déterminé par le tarage du ressort 13 (figure 3), celui-ci maintient la cartouche 6 filtrante en contact sur la plaque 14 d'appui. 30 La couronne 22 en saillie de la plaque 14 d'appui est alors en contact avec sa forme 23 complémentaire, ce qui assure à cette endroit une séparation étanche entre les zones A et B. Le joint 15 assure aussi du côté du disque 10 une séparation étanche entre les zones A et B. Dans cet état, le gazole circule dans le filtre conformément aux flèches F1 35 de la figure 3, c'est-à-dire successivement le gazole arrive par l'entrée 3 de gazole, traverse le média 7 filtrant, traverse les perforations 18, passe par le puits 9 pour quitter le filtre 1 par la sortie 5 de gazole. 10 Quand la pression de gazole dans le filtre 1 est supérieure au seuil de pression critique (figure 4), par exemple en raison d'un colmatage 24 du media 7 filtrant, le ressort 13 ne peut plus maintenir la cartouche 6 filtrante en contact avec plaque 14 d'appui. La cartouche 6 filtrante se déplace en selon l'axe central Z, guidée en translation à une de ses extrémités par le glissement du joint 15 dans la couronne 16 périphérique et à l'autre de ses extrémités par le coulissement du flasque 11 à l'intérieur des éléments 25 périphériques. Ainsi le flasque 11 se décolle de la plaque 14 d'appui et un circuit de dérivation du gazole de la zone A de gazole à filtrer à la zone de gazole filtré ne passant pas par le média 7 filtrant de la cartouche 7 filtrante est ainsi crée par l'espace laissé par le décollement de la cartouche 6 filtrante avec la plaque 14 d'appui, autrement dit par l'espace compris entre le flasque 11 et la plaque 14 d'appui. Dans cet état, le gazole circule dans le filtre 1 conformément aux flèches F2 de la figure 4, c'est-à-dire successivement le gazole arrive par l'entrée 3 de gazole, passe entre les éléments 25 périphériques, circule entre le flasque 11 et la plaque 14 d'appui, passe par le puits 9 pour quitter le filtre 1 par la sortie 5 de gazole. Ici encore, la cartouche 6 filtrante fait office d'élément mobile d'obturation du circuit de dérivation du gazole en cas de surpression de gazole dans le filtre 1.20 REVENDICATIONS1. Filtre (1) à liquide comprenant : -une cartouche (6) filtrante comportant un tube (8) autour duquel est disposé un média (7) filtrant séparant une zone (A) de liquide à filtrer d'une zone (B) de liquide filtré, -un élément mobile d'obturation d'un circuit de dérivation du liquide de la zone (A) de liquide à filtrer à la zone (B) de liquide filtré ne passant pas par le média (7) filtrant la cartouche (6) filtrante, caractérisé en ce que l'élément mobile est constitué par la cartouche (6) filtrante. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cartouche (6) filtrante est maintenue en contact avec une plaque (14) d'appui lorsque la pression de liquide est inférieure à un seuil de pression critique, et en ce que le circuit de dérivation du liquide comprend l'espace laissé par le décollement de la cartouche (6) filtrante lorsque la pression est supérieure au seuil de pression critique. 3. Filtre (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage formés par un prolongement (17) du tube (8) de la cartouche (6) filtrante et une ouverture (19) de la plaque (14) d'appui dans laquelle le prolongement (17) du tube (8) est destiné à coulisser. 4. Filtre (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le prolongement (17) du tube (8) comprend un orifice (21) de passage de liquide disposé en regard de la plaque (14) d'appui et obstrué par celle-ci lorsque la cartouche (6) filtrante est en contact avec la plaque (14) d'appui. 5. Filtre (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage formés par des éléments (25) périphériques à la cartouche (6) filtrante en saillie de la plaque (14) d'appui, à l'intérieur desquelles la cartouche (6) filtrante est destinée à 25 coulisser. 6. Filtre (1) selon l'une quelconque des revendication 2 à 5, caractérisé en ce que la plaque (14) d'appui est en contact par une couronne (22) en saillie coopérant avec une forme (23) complémentaire dans un flasque (11) d'extrémité de la cartouche (6) filtrante. 7. Filtre (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un jeu (J) entre 30 le flasque (11) d'extrémité et la plaque (14) d'appui, lorsque la couronne (22) est en contact avec sa forme (23) complémentaire. 8. Filtre (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage en translation de la cartouche (6) filtrante coopérant avec des moyens d'étanchéité entre la zone (A) de liquide à filtrer et la zone (B) de liquide filtré. 9. Filtre (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la cartouche (6) filtrante comprend un disque (10) d'extrémité participant au maintien du média (7) filtrant et comportant à sa périphérie un joint (15) formant les moyens d'étanchéité et coopérant avec une couronne (16) périphérique formant les moyens de guidage en translation de la cartouche (6) filtrante. 10. Filtre (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le tube (8) et le disque (10) d'extrémité forment une pièce unique. 11. Filtre (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un filtre à gazole.