Brevet FR3083127A1 — publié le 20200103

La présente invention concerne un dispositif de filtration pour un liquide. Ce dispositif est plus particulièrement destiné à la purification d'un additif utilisé dans un moteur à combustion interne pour limiter les émissions polluantes de ce moteur. Depuis environ vingt ans, certains véhicules mus par un moteur à combustion 5 interne sont équipés d'un réservoir destiné à être rempli avec une solution contenant de l'urée. La solution utilisée est connue sous la référence AUS32. Il s'agit d'une solution aqueuse d'urée diluée à 32,5%. Cette urée, transformée en ammoniac, est alors utilisée dans un pot catalytique pour réaliser une réduction catalytique sélective (connue sous le sigle SCR qui correspond à Selective Catalytic Reduction en anglais). L'ammoniac permet 10 alors de réduire les composants de type NOx présents dans les gaz d'échappement en azote et eau. Avant d'être utilisée, la solution de type AUS32 doit être filtrée pour éviter qu'elle ne contienne des impuretés qui peuvent arriver dans le réservoir par exemple lors du remplissage de celui-ci. En effet, certaines impuretés sont susceptibles de venir 15 encrasser le pot catalytique et ainsi de diminuer son efficacité. Le document DE102013113155 divulgue un élément de purification de liquide multicouche ayant une couche supérieure perméable aux liquides et ayant une couche de base imperméable aux liquides, la couche de base comprenant un connecteur d'aspiration pour l'aspiration de liquide à travers l'élément de purification de liquide, et au 20 moins la couche supérieure et la couche de base sont reliées l'une à l'autre au moyen d'un raccordement imperméable aux liquides, au moins un insert distinct se trouvant entre la couche supérieure et la couche de base. La solution proposée par ce document permet une bonne purification du liquide se trouvant dans un réservoir et pompé pour alimenter un pot catalytique ou 25 similaire. La présente invention a pour but d'optimiser un dispositif filtrant de l'art antérieur. Un tel dispositif ne sera pas limité à la filtration d'une solution de type AUS32 mais pourra aussi concerner un liquide utilisé dans un système de dosage et d'injection de liquide, comme par exemple de l'eau dans le cas d'injection d'eau dans un moteur dit 30 moteur à essence. La présente invention a plus particulièrement pour but de limiter la taille du filtre pour une même capacité de filtration. Un autre but de la présente invention est de limiter le prix de revient du filtre. À cet effet, la présente invention propose un dispositif de filtration pour un 35 liquide comportant au moins deux couches superposées de média filtrant disposées entre 2 une première face externe et une seconde face externe et un connecteur d'aspiration servant à l'aspiration de liquide à travers le dispositif de filtration. Selon la présente invention, la première face externe et la seconde face externe sont réalisées chacune au moins localement dans un matériau perméable à l'eau ; deux couches de média filtrant présentent des lignes de soudure formant entre elles des bandes, et les couches de média filtrant présentant des lignes de soudure sont superposées de telle sorte que les lignes de soudure d'une couche forment avec les lignes de soudure de l'autre couche un maillage selon une vue normale aux couches de média filtrant. Cette structure permet d'avoir un dispositif de filtration de surface et aussi d'épaisseur réduites car elle permet de réaliser une filtration à partir de deux faces opposées du dispositif. En outre, les lignes de soudure réalisées donnent une rigidité à l'ensemble qui est ainsi autoporteur. Concernant les lignes de soudures, elles peuvent être par exemple réalisées avant obtention des deux faces du filtre par pliage d'une feuille de média filtrant. Dans un tel dispositif de filtration la première face externe et/ou la seconde face externe sont de préférence entièrement réalisées dans un matériau perméable à l'eau afin de favoriser l'accès du liquide à filtrer sur les couches de média filtrant. Pour faciliter la fabrication du dispositif de filtration, il est proposé que la première face externe, la seconde face externe et les deux couches de média filtrant présentent sensiblement un même contour, et que ces éléments soient reliés entre eux par une soudure périphérique. Ici aussi, les deux couches de média filtrant peuvent être obtenues par pliage d'une même feuille filtrante. Pour garantir une bonne étanchéité, le connecteur d'aspiration est avantageusement soudé à la fois à la première face externe et à une couche de média filtrant. Ce connecteur d'aspiration est alors de préférence disposé à proximité d'un bord de la première face externe, et les lignes de soudure de la couche de média filtrant soudé au connecteur sont orientées sensiblement perpendiculairement audit bord afin d'optimiser les flux de liquide dans le dispositif de filtration. Pour une meilleure circulation du liquide filtré, les lignes de soudure sont avantageusement sensiblement parallèles à un bord de la couche de média filtrant. Les lignes de soudure d'une couche de média filtrant s'étendent de préférence selon une direction sensiblement perpendiculaire aux lignes de soudure de l'autre couche de média filtrant pour uniformiser la circulation du liquide et bien répartir ce liquide par 35 rapport au média filtrant. La présente invention concerne également un réservoir présentant un orifice de sortie, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de filtration tel que décrit 3 ci-dessus, et en ce que ledit orifice de sortie coopère avec le connecteur d'aspiration du dispositif de filtration. L'orifice de sortie peut être réalisé au niveau d'une paroi du réservoir ou bien d'un support venant prendre place dans le réservoir pour recevoir le dispositif de filtration. Ce support peut être par exemple une paroi d'un logement formé 5 dans le réservoir pour accueillir une pompe d'aspiration du liquide hors du réservoir. Pour un tel réservoir, l'orifice de sortie est réalisé de préférence sur une paroi au moins partiellement rainurée, et le dispositif de filtration est disposé en vis-à-vis d'une partie rainurée de ladite paroi. De cette manière, le liquide du réservoir peut toujours accéder aux deux faces du dispositif de filtration. En outre, le rainurage favorise les 10 échanges thermiques entre le support et le dispositif de filtration. Ainsi, en cas de gel, lors du dégel les échanges thermiques améliorés permettent un dégel uniforme et plus rapide. Pour faciliter le dégel du liquide du réservoir, l'orifice de sortie est réalisé sur une paroi qui comporte par exemple des moyens de chauffage, tels une résistance électrique (ou autre moyen). 15 Des détails et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui suit à l'aide du dessin schématique annexé sur lequel : la figure 1 illustre en coupe longitudinale un filtre de réservoir, les figures 2A à 2C illustrent respectivement une couche filtrante du filtre de la figure 1, une autre couche filtrante de ce filtre et les deux couches 20 filtrantes des figures 2A et 2B assemblées, la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale du filtre de la figure 1 en place sur un support, et la figure 4 est une vue de détail schématique à échelle agrandie du support de la figure 3. 25 Sur la figure 1, la vue en coupe longitudinale d'un dispositif de filtration laisse apparaitre une première face extérieure 2, une première couche filtrante 4, une seconde couche filtrante 6, une seconde face extérieure 8 et un connecteur d'aspiration 10. Le dispositif de filtration illustré ici est par exemple destiné à venir prendre place dans un réservoir pour additif dans un véhicule automobile. Plus particulièrement, il 30 s'agit par exemple d'un filtre pour une solution d'urée, connue sous l'appellation AUS32 ou encore sous la marque déposée ADBLUE. Le connecteur d'aspiration 10 du dispositif de filtration peut alors être monté sur l'orifice de sortie de ce réservoir de telle sorte que tout le liquide sortant du réservoir passe par ledit dispositif de filtration. De façon originale, le dispositif de filtration proposé ici est réalisé par un 35 empilement de quatre couches filtrantes soudées les unes aux autres à leur périphérie. La première face extérieure 2 et la seconde face extérieure 8 sont réalisées dans un matériau perméable à l'eau. Ce matériau est par exemple une feuille perforée, ou 4 bien encore une grille flexible. Ces faces extérieures peuvent aussi comporter un matériau polymère mais un matériau métallique peut aussi être utilisé ici. Les fonctions principales de ces faces extérieures sont, d'une part, de protéger les couches filtrantes à l'intérieur du dispositif de filtration et, d'autre part, de permettre au liquide se trouvant dans 5 le réservoir d'accéder facilement à ces couches filtrantes. La première couche filtrante 4 et la seconde couche filtrante 6 sont de préférence de même nature. Il s'agit par exemple pour chacune de ces couches d'un ensemble de fibres, par exemple dans un matériau synthétique polymère, non tissées. Ces couches filtrantes forment de préférence des filtres à lit profond qui permettent de 10 séparer des impuretés du liquide au sein de la couche filtrante et n'agissent pas comme un tamis qui retient les impuretés à sa surface si bien que ces impuretés se concentrent à la surface du tamis. Les fibres utilisées peuvent être disposées de manière chaotique ou être ordonnées dans la couche filtrante. On peut ainsi par exemple avoir un tissu. Selon une autre variante, des fibres peuvent être filées et pulvérisées sur un substrat. 15 Le matériau utilisé pour la réalisation de la première couche filtrante 4 et la seconde couche filtrante 6 est de préférence un matériau que l'on peut facilement souder. La première face extérieure 2 et la première couche filtrante 4 portent le connecteur d'aspiration 10. Ce dernier se présente sous la forme d'une pièce tubulaire avec un passage central 12 se trouvant au coeur d'un manchon de forme adaptée à un 20 orifice de sortie de réservoir sur lequel le connecteur d'aspiration 10 doit être monté. Dans la forme de réalisation illustrée au dessin à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, le manchon présente à l'une de ses extrémités une collerette venant en appui sur la première face extérieure 2 et présente à son autre extrémité une zone de diamètre extérieur réduit. 25 La première face extérieure 2 et la première couche filtrante 4 présentent chacune un passage aligné avec le passage central 12 du manchon. Une première soudure 14 est réalisée tout autour de ces passages pour relier entre eux de manière étanche le manchon du côté de sa collerette, la première face extérieure 2 et la première couche filtrante 4. Par rapport à la figure 1, une variante de réalisation pourrait être que la 30 collerette du connecteur d'aspiration 10 se trouve en sandwich entre la première face extérieure 2 et la première couche filtrante 4 ou bien à l'intérieur du dispositif de filtration, entre la première couche filtrante 4 (en étant fixée à celle-ci) et la seconde couche filtrante 6. La soudure du connecteur d'aspiration 10 avec la première couche filtrante 4 n'est pas nécessaire mais est préférée. De manière originale, des deuxièmes soudures 16 sont réalisées sur la première couche filtrante 4. Le but de ces deuxièmes soudures 16 est de créer des lignes 5 le long desquelles l'épaisseur de la première couche filtrante 4 est réduite par rapport à l'épaisseur « d'origine » de la première couche filtrante 4. La figure 2A illustre en vue de dessus la première face extérieure 2 avec le connecteur d'aspiration 10. La forme globale de cette première face extérieure 2 est 5 rectangulaire. Elle présente deux grands bords ou bords longitudinaux et deux petits bords ou bords transversaux. Le connecteur d'aspiration 10 se trouve à proximité d'un bord transversal de la première face extérieure 2. On suppose qu'il s'agit du bord supérieur de cette première face extérieure 2. En effet, pour une meilleure filtration, comme le sait l'homme du métier, 10 il est préférable de rallonger le chemin du liquide dans le média filtrant qu'il traverse. Il est donc préférable d'aspirer en position haute du dispositif de filtration. On prévoit ainsi que le connecteur d'aspiration 10 se trouve dans le quart supérieur de la première face extérieure 2 et de manière préférée aussi près que possible du bord supérieur de la première face extérieure 2. 15 Les deuxièmes soudures 16 forment des lignes qui de préférence ne se coupent pas. Elles sont de préférence parallèles et de manière encore préférée sensiblement rectilignes. Ces lignes de soudures s'étendent sur la majeure partie de la longueur de longueur (hauteur) de la première face extérieure. On peut par exemple prévoir, dans le cas de lignes de deuxièmes soudures 16 s'étendant parallèlement aux 20 bords longitudinaux de la première face extérieure 2 de forme globalement rectangulaire que ces lignes de deuxièmes soudures 16 s'étendent sur au moins deux tiers de la longueur de ces bords longitudinaux, de préférence sur au moins 80% de cette longueur. Dans le cas d'une face de forme non rectangulaire, on pourrait prévoir qu'au moins certaines lignes de soudure présentent une longueur correspondant à au moins 25 deux tiers d'une dimension hors tout de cette face extérieure. La figure 2A illustre une face extérieure qui reçoit le connecteur d'aspiration 10. Sur cette face extérieure, le connecteur d'aspiration 10 est situé à proximité d'un bord de cette face et les lignes de deuxièmes soudures 16 s'étendent alors de préférence sensiblement perpendiculairement au bord le long duquel se trouve le 30 connecteur d'aspiration 10, formant ainsi des canaux permettant à du liquide filtré de se rapprocher de ce connecteur d'aspiration10. La seconde couche filtrante 6 présente elle aussi des lignes de soudure. On appellera par la suite les soudures en forme de lignes (pas forcément rectilignes mais de préférence rectilignes) troisièmes soudures 18. 35 La forme de cette seconde couche filtrante 6 est la même que celle de la première couche filtrante 4, ces deux couches filtrantes étant destinées à se superposer. 6 Elles sont représentées sur les figures 2A et 2B en vis-à-vis et présentent donc une symétrie axiale. Les troisièmes soudures 18 sur la seconde couche filtrante 6 sont disposées de telle sorte que lorsque la seconde couche filtrante 6 est superposée à la première 5 couche filtrante 4, alors les troisièmes soudures 18 créent avec les deuxièmes soudures 16 un réseau avec des intersections 20 comme illustré sur la figure 2C. Ainsi, sur la seconde couche filtrante 6, on retrouve des lignes de troisièmes soudures 18. Comme expliqué en référence à la première couche filtrante 4, ces lignes de soudure de préférence ne se coupent pas, encore de manière préférée sont parallèles 10 entre elles, avantageusement parallèles à un bord de la seconde couche filtrante 6. Ici, les lignes de deuxièmes soudures 16 sur la première couche filtrante 4 étant parallèles aux bords longitudinaux de la première couche filtrante 4, on a ici dans une forme de réalisation préférée (non limitative) des lignes de troisièmes soudures 18 parallèles aux bords transversaux de la seconde couche filtrante 6. Ces lignes de soudures s'étendent 15 de préférence sur la majeure partie de la largeur de la seconde couche filtrante 6, de manière préférée sur au moins les deux tiers de cette largeur et de manière encore préférée sur au moins 80% de cette largeur. La figure 2C illustre la première couche filtrante 4 superposée à la seconde couche filtrante 6 en vue de dessus en montrant les lignes de soudure de ces deux 20 couches filtrantes. On a ici un réseau de lignes de soudures perpendiculaires. La figure 2C montre aussi une quatrième soudure 22 réalisée à la périphérie de la première couche filtrante 4 superposée à la seconde couche filtrante 6. Comme on peut le voir sur la figure 1 qui illustre une forme de réalisation préférée, cette quatrième soudure 22 réalise avantageusement aussi l'assemblage de la première face extérieure 2 25 et de la seconde face extérieure 8. La qualité de cette quatrième soudure 22 est importante. Cette soudure est de préférence étanche aux liquides. Si ce n'est pas le cas, il faut qu'elle soit au moins aussi « performante » que les couches filtrantes, c'est-à-dire que cette quatrième soudure 22 ne doit pas laisser passer une impureté qui serait filtrée par l'une ou l'autre de la première couche filtrante 4 ou de la seconde couche filtrante 6. Il 30 est possible de tester cette soudure par des méthodes connues de l'homme du métier et qui permettent de définir dans un ensemble filtrant où se trouve le passage de plus grandes dimensions. On réalise ainsi un dispositif de filtration composite, comportant plusieurs couches superposées et fixées les unes aux autres. Les faces extérieures ont pour 35 fonction de protéger les couches filtrantes et de les alimenter en liquide à filtrer. Les couches filtrantes quant à elles filtrent le liquide et le guident vers le connecteur d'aspiration 10. Grâce au réseau de deuxièmes soudures 16 et de troisièmes soudures 18 7 et aux intersections 20 entre ces soudures, une cavité tampon 23 est créée entre la première couche filtrante 4 et la seconde couche filtrante 6. Ce réseau permet aussi de rigidifier le dispositif de filtration, les soudures sur les couches filtrantes formant comme un squelette à l'intérieur de ce dispositif. 5 Le dispositif de filtration décrit ci-dessus peut venir prendre place sur un support 24. La figure 3 annexée n'illustre qu'en partie ce support 24. Il est fait référence à la figure 4 du document DE102013113155A1 pour illustrer ce support. Dans ce document de l'art antérieur, la figure 4 montre un dispositif de filtration (référence 1 sur cette figure correspondant à « Flüssigkeitsreinigungselement ») sur un support (correspondant au 10 boitier -Gehâuse- 16 dans le document DE'155) disposé dans un réservoir d'additif. Ce présent support 24 peut, comme illustré dans ce document de l'art antérieur, servir de logement pour une pompe qui alimente par exemple un injecteur d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement d'un moteur (cf. figure 5 de DE'155). Par rapport au support de l'art antérieur, il est proposé ici que la surface du 15 support 24 recevant le dispositif de filtration soit rainurée (ou nervurée). On entend ici que la surface présente des canaux 26 permettant une circulation du liquide se trouvant dans le réservoir le long de la face du dispositif de filtration (la première face extérieure 2) se trouvant contre le support 24. La première face extérieure 2 du dispositif de filtration vient alors reposer sur des nervures de support 28 qui séparent les canaux 26 réalisés à la 20 surface du support 24. Par les canaux 26, le liquide peut alors accéder à la première face extérieure 2 et pénétrer dans le dispositif de filtration. La figure 4 illustre à échelle agrandie un détail de la surface du support 24 de la figure 3. On a illustré sur cette figure la hauteur h des nervures de support 28 (qui correspond aussi à la profondeur des canaux 26) entre le sommet d'une nervure de 25 support 28 et le fond d'un canal 26 voisin. Cette hauteur h est avantageusement inférieure à 2 mm, de préférence de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres, par exemple entre 0,25 et 0,75 mm. La surface extérieure du support 24, face au dispositif de filtration, est de préférence chauffée, par exemple à l'aide d'une résistance électrique 30 illustrée 30 schématiquement sur la figure 4. Dans cette variante de réalisation, les nervures de support 28 améliorent l'échange thermique par convection naturelle entre le support 24 et le dispositif de filtration. En cas de gel, la première face extérieure 2 dégèle plus rapidement grâce au meilleur échange thermique entre le support 24 et, d'une part, le liquide dans les canaux 26 et, d'autre part, le dispositif de filtration et plus particulièrement 35 sa première face extérieure 2. On remarque également que la forme des couches filtrantes à l'intérieur du dispositif de filtration, grâce à la présence des lignes de soudure, 8 est aussi nervurée et cette forme est favorable à un bon échange thermique dans le dispositif de filtration, notamment lorsqu'il s'agit de dégeler du liquide à filtrer. Comme il ressort de la description qui précède, le dispositif de filtration proposé permet de réaliser la filtration d'un liquide à partir de deux faces opposées. 5 L'encombrement (surfacique) du dispositif de filtration est ainsi quasiment divisé par deux pour des performances équivalentes. Le nombre d'éléments pour fabriquer le dispositif de filtration est limité. Il y a les couches filtrantes, l'enveloppe extérieure et le connecteur d'aspiration. Il convient de remarquer que d'autres structures que celle de la forme de réalisation préférée illustrée 10 notamment au dessin peuvent être envisagée. Ainsi par exemple, l'enveloppe protectrice pourrait venir entourer le média filtrant sans être fixé à ce média (ni au connecteur). Selon la filtration souhaitée, ou aussi selon la nature des couches filtrantes, on pourrait par exemple avoir plus de deux couches filtrantes. Par exemple chaque couche filtrante illustrée sur le dessin pourrait être doublée avec une autre couche qui prendrait place 15 entre elle et la face extérieure correspondante. Ces couches filtrantes additionnelles ne présentent pas forcément de lignes de soudure. Elles peuvent être de même nature que les couches filtrantes avec lignes de soudure ou d'une autre nature. Le rainurage du support du dispositif de filtration est doublement avantageux, pour l'alimentation en liquide et pour les échanges thermiques, mais est optionnel. En 20 plaçant par exemple le dispositif de filtration sur une surface concave, il est possible de l'alimenter en liquide sur ses deux faces opposées car sa rigidité peut être suffisante pour ne pas venir épouser la forme de son support. La structure du dispositif de filtration proposée permet de drainer le liquide au travers de toute la surface filtrante. 25 Le dispositif de filtration décrit ci-dessus est particulièrement bien adapté pour filtrer un liquide de type AUS32 mais peut trouver d'autres utilisations, par exemple la filtration d'eau. Dans le cas d'une filtration de liquide de type AUS32, il est possible avec un tel dispositif de filtration de séparer du liquide de type AUS32 à la fois l'air qu'il contient et les traces éventuelles de carburant. Selon la nature notamment du matériau utilisé pour 30 les faces extérieures, et aussi la position du filtre dans le réservoir, il est possible par capillarité de venir aspirer les dernières gouttes de liquide présentes dans le réservoir. Par rapport aux dispositifs équivalents de l'art antérieur, un dispositif de filtration selon la présente invention présente un volume global réduit et une masse réduite. Tout ceci est favorable pour la logistique et permet de réduire à la fois les coûts 35 de fabrication et d'acheminement. En outre, son montage est simplifié. En effet, du fait de sa taille réduite, des dispositifs de fixation peuvent être économisés. 9 Bien entendu la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et aux variantes évoquées. Elle concerne également les variantes de réalisation à la portée de l'homme REVENDICATIONS1. Dispositif de filtration pour un liquide comportant au moins deux couches (4, 6) superposées de média filtrant disposées entre une première face externe (2) et une seconde face externe (8) et un connecteur d'aspiration (10) adapté pour l'aspiration de liquide à travers le dispositif de filtration, caractérisé en ce que la première face externe (2) et la seconde face externe (8) sont réalisées chacune au moins localement dans un matériau perméable à l'eau, en ce que deux couches (4, 6) de média filtrant présentent des lignes de soudure (16, 18) formant entre elles des bandes, et en ce que les couches (4, 6) de média filtrant présentant des lignes de soudure (16, 18) sont superposées de telle sorte que les lignes de soudure (16, 18) d'une couche (4, 6) forment avec les lignes de soudure (18, 16) de l'autre couche (6, 4) un maillage selon une vue normale aux couches (4, 6) de média filtrant. 2. Dispositif de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première face externe (2) et/ou la seconde face externe (8) sont entièrement réalisées dans un matériau perméable à l'eau. 3. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première face externe (2), la seconde face externe (8) et les deux couches (4, 6) de média filtrant présentent sensiblement un même contour, et en ce que ces éléments 20 sont reliés entre eux par une soudure périphérique (22). 4. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le connecteur d'aspiration (10) est soudé à la fois à la première face externe (2) et à une couche (4) de média filtrant. 5. Dispositif de filtration selon la revendication 4, caractérisé en ce que le 25 connecteur d'aspiration (10) est disposé à proximité d'un bord de la première face externe (2), et en ce que les lignes de soudure (16) de la couche (4) de média filtrant soudé au connecteur (10) sont orientées sensiblement perpendiculairement audit bord. 6. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les lignes de soudure (16, 18) sont sensiblement parallèles à un bord de la 30 couche (4, 6) de média filtrant. 7. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les lignes de soudure (16, 18) d'une couche (4, 6) de média filtrant s'étendent selon une direction sensiblement perpendiculaire aux lignes de soudure (18, 16) de l'autre couche (6, 4) de média filtrant. 11 8. Réservoir présentant un orifice de sortie, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 7, et en ce que ledit orifice de sortie coopère avec le connecteur d'aspiration (10) du dispositif de filtration. 9. Réservoir selon la revendication 8, caractérisé en ce que son orifice de sortie 5 est réalisé sur une paroi au moins partiellement rainurée, et en ce que le dispositif de filtration est disposé en vis-à-vis d'une partie rainurée de ladite paroi. 10. Réservoir selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'orifice de sortie est réalisé sur une paroi qui comporte des moyens de chauffage (30).