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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS DE FILTRATION AUTONOMES ET AU PROCEDE POUR
LEUR OBTENTION.
La présente invention est relative à des perfectionnements aux filtres.
L'invention a pour objet principal un filtre du typeà bord métallique, autonome ou sec supportant de lui-même et ne nécessitant pas de ca- dre de support.
L'invention a encore pour objet un dispositif de filtration métallique, peu coûteux, de construction rigide, capable de résister à des pressions relativement élevées et faibles et présentant une zone étendue d'interstices de filtration de dimensions définies dans de faibles limites et nécessitant un minimum de métal par rapport à la surface de filtration utile ou effective, à tel point que la nécessité d'un cadre de support est éliminée.
Un autre objet de la présente invention est un nouveau procédé rapide, efficace et peu coûteux de production de tels filtres.
La présente invention est relative à'un procédé de formation d'un dispositif de filtration autonome ou se supportant de lui-même, à partir d'un ruban métallique mince et étroit, pourvu, sur une face, de saillies, ce procédé consistantà revêtir le ruban d'un revêtement fusible,à enrouler ce ruban en hélice, de façon que les saillies soient en contact avec des faces adjacentes des spires de l'hélice, en formant des interstices ou intervalles de largeur définie entre les spires adjacentes de l'hélice, et à relier en permanence les saillies aux faces avec lesquelles elles sont en contact.
La présente invention concerne également un dispositif de filtration se supportant de lui-même, comprenant une hélice composée d'un ruban
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métallique mince et étroit portant, sur une face, des saillies en contact avec les faces adjacentes des spires de l'hélice, le ruban portant un revê- tement fusible, fondu de manière à relier les saillies susdites, en permanen- ce, aux spires adjacentes du ruban formant l'hélice, avec lesquelles ces saillies sont en contact, et définissant ainsi des interstices de filtration de dimensions définies entre les spires adjacentes de l'hélice.
Un dispositif de filtration suivant l'invention consiste en un cylindre métallique à fentes ou ouvertures, composé d'une hélice formée par un ruban métallique de faible épaisseur, dont les grandes faces sont perpen- diculaires à l'axe de l'hélice, et de moyens pour espacer les spires de l'hé- lice, de manière à former des-fentes de filtration, les moyens d'espacement consistant en saillies de hauteur prédéterminée s'étendant à partir d'une face du ruban. Le ruban est, de préférence, préformé de façon à présenter une courbure uniforme définie, de sorte que, sans aucune déformation ou sol- licitation,le ruban affecte une forme hélicoïdale, ses grandes faces étant' perpendiculaires à l'axe de l'hélice et les spires de l'hélice étant écar- tées l'une de l'autre d'une distance connue par lesdites saillies.
Les spi- res du ruban sont écartées l'une de l'autre de manière définie, de manière à former une succession d'ouvertures ou fentes, qui présentent des dimensions uniformes prédéterminées ou une largeur de filtration correspondant exactement à la hauteur des saillies et présentant une largeur très faible de fa- çon que le filtre puisse séparer du fluide qui le traverse toutes les parti- cules, y compris les particules les plus menues. En raison de l'extrême finesse du ruban, la surface totale des ouvertures ou fentes, c'est-à-dire la surface de filtration effective, constitue une proportion de la surface to- tale de l'élément de filtration, beaucoup plus grande que dans les filtres précédemment connus de construction rigide, en sorte que le fluide à filtrer peut traverser le filtre à une vitesse relativement élevée.
Bien que le ruban métallique soit uniformément courbé, de manière à pouvoir être aisément enroulé sur champ, sous la forme d'une hélice, sans aucune déformation ou sollicitation, et ait invariablement tendance à conserver se forme hélicoïdale,sauf qu'il a tendance à s'infléchir en rai- son de sa faible section, la tendance des spires à glisser latéralement ex- centriquement par rapport à leur axe principal et leur tendance à s'ouvrir, comme ce serait le cas d'un ressort trop léger, lors de l'application d'une force d'allongement, doivent être éliminées.
La manière de réaliser le ruban est décrite, par exemple, dans le brevet britannique n 385.755.
Après formation du ruban, celui-ci est revêtu d'un revêtement fusible, tel qu'un métal ou une matière plastique. Un revêtement métallique -peut être appliqué par électroplacage ou d'une autre manière appropriée à l'aide de cuivre ou d'un autre métal fusible. Après cela, le ruban revêtu est, de préférence, enroulé temporairement, sur sa tranche, autour d'un cy- lindre ou autre support creux en une matière résistant à la chaleur, à la- quelle le revêtement fusible n'adhérera pas, lorsqu'il est fondu par traitement thermique. Le ruban pourrait aussi être d'abord enroulé, puis revêtu à l'aide du revêtement fusible.
Ce cylindre ou autre support aligne les spires du ruban et ces spires sont pressées l'une contre l'autre par des supports ou pinces d'extrémité appropriés, en sorte que les saillies sont en contact intime avec les faces adjacentes d'autres spires du ruban. L'électroplacage pourrait être éliminé, et au lieu de fer, on pourrait employer un fil d'acier, de métal "Monel" ou d'un autre métal revêtu de cuivre préalablement à sa transformation en un ruban. Dans tous les cas, après application des rubans aux cylindres de support temporaires, les rubans ainsi montés sont placés dans un four de brasage et chauffés à une température comprise entre 2040 et
2080 F, dans une atmosphère d'hydrogène, de manière à réunir les saillies du ruban aux faces adjacentes du ruban avec lesquelles elles sont en contact.
Au lieu d'opérer un tel brasage, les saillies peuvent être soudées par résis- tance ou par projection ou autrement liées en permanence aux faces adjacentes.
Le brasage est, toutefois, préférable.
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Après cela, les supports cylindriques sont séparés des spires.
L'élément de filtre résultant affecte une forme tubulaire et est entièrement autonome, en sorte qu'aucune structure de support interne n'est nécessaire et, par conséquent, que toute la surface de filtration efficace ou utile est disponible. En d'autres termes, cette surface de filtration n'est aucunement restreinte ou réduite par une structure de support, comme dans le cas d'éléments de filtre dont les spires ne sont pas liées l'une à l'autre, et qui, dès lors, nécessitent des structures de support.
Si les spires n'étaient pas reliées entre elles et si, sous l'effet d'une pression excessive, une spire venait à sauter, tout l'enroulement aurait tendance à se dérouler et les spires se sépareraient l'une de 1*'autre, à tel point que le dispositif perdrait son utilité. Lorsque les spires sont reliées entre elles, aux endroits des saillies, un tel déroulement devient impossible. Un ruban de courbure déterminée peut être obtenu à partir d'un fil rond droit, selon le procédé décrit dans le brevet précité, en faisant passer le fil entre des galets coniques coopérant l'un avec l'autre, un des galets étant pourvu de moyens pour former les saillies ou nervures transversales d'espacement.
Les galets ont non seulement pour effet de transformer le fil rond en un ruban plat, mais lui confèrent également une forme et une courbure prédéterminées, à tel point que le ruban affecte la forme d'une hélice avec ses grandes faces en contact l'une avec l'autre. Le ruban est, de préférence, amené sur un tambour ou mandrin en une matière résistant à la chaleur, qui est mis en rotation et se meut en'direction axiale, lorsque le ruban est enroulé dessus, l'opération étant poursuivie jusqu'à ce qu'un cylindre à fentes de dimensions voulues ait été formé sur le tambour.
Le cylindre peut alors être fixé temporairement sur le tambour de toute manière appropriée ou peut être transféré et fixé temporairement à un autre support, les saillies ou nervures d'espacement étant alors brasées ou autrement reliées aux faces des spires adjacentes de l'hélice. Le cylindre à fentes est ensuite enlevé du support et est entièrement autonome (c'est-à-dire capable de se supporter de lui-même), tout en constituant un élément de filtre métallique robuste en service et hautement efficace.
D'autres objets, particularités nouvelles et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante et des dessins ci-annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation d'une forme de dispositif suivant l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, en regardant dans la direction des flèches; - la figure 3 est, après coupe partielle, une vue en élévation d'une seconde forme de dispositif suivant l'invention; - la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3, en regardant dans la direction des flèches; - la figure 5 est une coupe similaire à celle de la figure 4, montrant une autre forme modifiée de dispositifs suivant l'invention; - la figure 6 est, à plus grande échelle, une vue en élévation d'un nouveau filtre réalisé conformément à l'invention ;
- la figure 7 est une vue en plan de dessus du filtre de la figure 6; - la figure 8 est, à plus grande échelle, une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7, en regardant dans la direction des flèches, et - la figure 9 est une vue similaire à celle de la figure 2 d'une autre forme d'exécution de l'invention.
Si on se réfère à présent aux formes d'exécution de l'invention illustrées plus spécifiquement aux figures 6 à 8 inclusivement, on voit que l'élément de filtre se compose d'un cylindre 10 muni de fentes et formé à
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partir d'un ruban métallique plat 11 de faible épaisseur;, pourvu sur une de ses faces de nervures transversales espacées 12, qui s'étendent sur une même distance, vers lextérieur, à partir de ladite face du ruban, cette distance étant appropriée au but pour lequel le filtre doit être utilisé, en sorte que les ouvertures ou fentes résultantes 13 ont des dimensions définies, pour permettre l'écoulement désiré et retenir toutes les particules de dimensions supérieures à la hauteur des nervures.
Au- lieu de nervures s'étendant toutes transversalement à une face du ruban, on peut évidemment prévoir des saillies ou autres moyens d'espacement de hauter uniforme. Si on le désire, le ruban 11 pourrait présenter la section conique décrite dans le brevet précité et les nervures 12 pourraient présenter la forme correspondante. Dans tous les cas, les nervures ou saillies 12 sont reliées en permanence en 14, par brasage ou autrement, aux faces adjacentes de l'hélice formée par le ruban 11.
Dans le cas de filtres pour huile lubrifiante d'un moteur à combustion interne, les nervures 12 présenteront, de préférence, une hauteur allant d'un millième de pouce à trois millièmes de pouce au maximum, afin de retenir les abrasifs nuisibles et de permettre cependant l'écoulement de l'huile sensiblement pure dans le dispositif de filtration, à une vitesse telle que le filtre présente une utilité pratique. Dans d'autres cas, la hauteur des nervures peut être comprise entre 0,0035 et 0,030 pouce.
Les dimensions du ruban sont telles qu'on obtienne un cylindre présentant la résistance voulue pour résister aux pressions et aux conditions auxquelles il doit être soumis en service. Dans le cas particulier, où les nervures ont une hauteur comprise entre un millième de pouce et deux millié- mes de pouce et où le filtre est soumis à des pressions n'excédant pas cent livres anglaises par pouce carré, on a constaté qu'on peut faire usage d'un ruban métallique présentant une épaisseur moyenne de six millièmes (0,006) de pouce dans une direction parallèle à l'axe du cylindre ou de l'hélice et une largeur de trente cinq millièmes (0,035) de pouce dans la direction radiale du cylindre.
Il est impossible d'enrouler étroitement un ruban droit présentant ces dimensions, sur sa tranche ou sur champ, de manière à lui conférer une forme hélicoïdale sans que se produise un gauchissement ou un pliage du ruban, tel que l'établissement d'un espacement uniforme entre les spires soit entravé et même empêché. Dès lors, dans les filtres métalliques antérieurs, il a été jugé nécessaire, dans le but d'obtenir un enroulement et une structure uniformes, de conférer au ruban une épaisseur et des dimensions telles que le gauchissement ou la déformation des spires successives soit empêché.
Cette largeur de ruban, qui a été considérée jusqu'à présent comme une exigence de fabrication, réduit à tel point le rapport de la surface de filtration utile aux dimensions totales de l'élément de filtre, que l'utilité du dispositif est sérieusement compromise. Cet inconvénient est évité, en formant un ruban très mince, mais en lui conférant au préalable une forme telle qu'il présente une courbure uniforme déterminée, en sorte qu'il a naturellement tendance à se présenter comme un hélice, les faces du ruban enroulé en hélice étant en contact l'une avec l'autre et étant perpendiculaires à l'axe de l'hélice.
De plus, un cylindre, présentant le rapport élevé, procuré par la présente invention, entre la surface de filtration utile et la surface totale de l'élément de filtration, aura un diamètre correspondant à au moins cent fois l'épaisseur du ruban, (dans une direction parallèle à l'axe du cylindre) et, dans un tel agencement, le ruban dont les spires sont reliées entre elles à l'endroit des nervures 12, possède une rigidité suffisante pour maintenir les spires successives de l'hélice en alignement, sans l'assistance de moyens de support ou l'alignement quelconques.
Un élément de filtre métallique 10 suivant l'invention peut ëtre utilisé dans divers types de filtres pour automobiles. Ainsi, dans la structure représentée aux figures 1 et 2, le boîtier ou carter creux 20 est muni d'une tête 21. Une garniture d'étanchéité 22 procure un joint étanche entre la tête 21 et le bottier 20. Un passage d'entrée 23 sert à admetttre
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l'huile ou un autre fluide à filtrer dans le boîtier 20. Un passage de sor- tie 24 permet au liquide filtré de sortir du bottier.
Le dispositif de'filtra- tion métallique 10 est maintenu en place, dans la direction de l'axe du boï- tier 20, par un boulon ou une vis de montage ou un autre élément 25, s'étendant en direction axiale et muni d'une tête 26, destinée à venir en contact avec un capuchon 27, le boulon étant fileté en 28 et vissé dans la tête 21.
Le capuchon 27 s'adapte sur une extrémité du dispositif de filtration 10, dont l'autre extrémité prend appui contre la tête 21, autour du passage de sortie 24. L'huile ou autre liquide à filtrer s'écoule dans le boîtier 20, par l'entrée 23, puis se dirige successivement vers le bas, latéralement à travers les fentes ou interstices 13 du dispositif de filtration et enfin vers le haut, pour sortir par le passage de sortie 24, comme indiqué par les flèches à la figure 2.
Les impuretés ou souillures sont recueillies sur la surface extérieure du dispositif de filtration 10. La tête 21 et le boîtier 20 portant le dispositif de filtration 10 sont supportés par un étrier 30, qui sert à maintenir la tête 21 appliquée sur le boîtier 20. Ces parties peuvent aisément être séparées 'l'une de l'autre, en vue d'inspecter, de nettoyer ou de remplacer le dispositif de filtration 10.,
Aux figures 3 et 4, un boîtier creux 32 est pourvu d'une tète 33 . Une garniture d'étanchéité 34 forme un joint étanche entre la tête 33 et-le boîtier 32. Un passage d'entrée 35 sert à admettre l'huile ou autre fluide à filtrer dans le boîtier 32. Un passage de sortie 36 permet l'évacuation du fluide filtré.
Un capuchon de fermeture creux 37, présentant une ouverture de sortie 38 correspondant au passage de sortie 36, ainsi qu'une ouverture d'entrée 39, est placé dans la tête 33 et maintenu en place, de manière permanente, par exemple par soudure en 39a. Le dispositif de filtration 10a, qui est sensiblement identique au dispositif 10 des figures 1 et 2, est monté, de manière amovible, dans le boitier 32 et s'étend dans la direction axiale de celui-ci. Une extrémité du dispositif de filtration 10a s'adapte étroitement dans l'ouverture 39 du capuchon ou boîtier auxiliaire 37.
Un capuchon rentrant 40 est prévu à l'extrémité opposée du dispositif de filtration 10a et un ressort de compression 41 s'étend entre ce capuchon et le fond du boîtier 32, de manière à presser le dispositif de filtration 10a contre le bord de l'ouverture 39 et à maintenir le dispositif 10a dans sa position axiale. Le boîtier 32 et la tête 33 portant le dispositif de filtration 10a, monté de la manière décrite ci-avant, sont maintenus assemblés, grâce à un étrier extérieur 42, qui est-assujetti à une pièce de retenue 43, pourvue d'une vis de serrage 44, destinée à serrer l'une contre l'au- tre les parties séparables.
L'huile ou autre liquide à filtrer entre par le passage 35, s'écoule vers le bas dans le boîtier 32, traverse latéralement les interstices 13a ménagés dans l'élément de filtre 10a, puis se dirige vers le haut par l'ouverture 39 et sort par le passage 36, comme indiqué par les flèches à la figure 4. Les souillures ou impuretés du liquide à filtrer sont recueillies à la surface extérieure de l'élément de filtre 10a.
La direction d'écoulement de l'huile ou autre liquide à filtrer peut être inversée, comme montré par les flèches à la figure 5. Dans ce cas, les impuretés ou souillures sont recueillies sur la surface intérieure de Isolément de filtre 10a. Dans leagencement représenté à la figure 5, un boitier creux 46 est pourvu d'une tête 47. Une garniture d'étanchéité 48 assure un joint étanche, en 49, entre la tête 47 et le boîtier 46. Un passage de sortie 50 sert à permettre l'évacuation de l'huile ou autre liquide filtré hors du boîtier 46. Un passage d'entrée 51 admet l'huile ou autre liquide à filtrer dans l'appareil.
Un capuchon de fermeture creux 52, pourvu d'une ouverture d'entrée 53 correspondant à l'ouverture 51, ainsi que d'une ouverture de sortie 53, est monté dans la tête 47 et maintenu en place, de manière permanente, par exemple par soudure en 55.
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Le dispositif de filtration 10d. sensiblement identique en construction au dispositif 10 des figures 1 et 2, est monté, de manière amovible, dans le boîtier 46 et s'étend dans la direction axiale de celui-ci.
Une extrémité du dispositif de filtration 10c est en contact avec une garniture d'étanchéité 56qui entoure la sortie 54 du capuchon 52. Un capuchon rentrant est prévu à l'autre extrémité du dispositif de filtration 10c et une vis de serrage 58, s'étendant en direction longitudinale, pourvue d'une tête 59 et filetée en 60, de manière à coopérer avec un écrou 61 assujetti au capuchon 56, sert à maintenir le dispositif de filtration 10c en place.
L'huile ou autre liquide à filtrer circule dans la direction des flèches représentées à la figure 5. La direction d'écoulement de 1huile ou autre liquide peut aussi être inversée. Les impuretés et crasses sont recueillies sur la surface intérieure du dispositif de filtration 10c, si le sens d'écoulement est celui représenté par les flèches à la figure 5. Si ce sens d'écoulement est inversé, les souillures sont recueillies sur la surface extérieure du dispositif de filtrationo Les parties séparables de l'appareil sont maintenues assemblées, sensiblement de la même manière que les parties similaires des figures 3 et 4, de manière à faciliter l'enlèvement, le nettoyage et, au besoin, le remplacement de l'élément de filtration 10c.
Dans 1 appareil représenté à la figure 9, qui ressemble fortement à celui de la figure 2, le boulon 25 et le capuchon 27 ont été éliminés.
Au lieu de ces éléments, pour supporter le dispositif de filtration 10d, le boîtier 20d présente une partie rentrante 20edont le diamètre est tel qu'elle s'adapte étroitement dans l'extrémité inférieure de l'élément de filtration 10d, de manière à centrer cette extrémité et à supporter l'élément 10d.
D'autres éléments, représentés sur la figure 9 et portant des notations de référence correspondant à celles de la figure 2, mais avec l'indice d' sont identiques à ces derniers éléments et ont même fonction. L'écoulement de l'huile se fait sensiblement de la même façon qu'à la figure 2. Le sens d'écoulement peut également être renversé., si on le désire.
La suppression des éléments de support pour les dispositifs de filtration 10a, 10b, 10c ou 10d augmente sensiblement les surfaces de filtration utiles de ces dispositifs. De plus, la structure de l'appareil est simplifiée et son prix de revient est réduit.
Bien que de nombreuses modifications puissent être apportées dans la forme et l'agencement des éléments, sans sortir du cadre de la présente invention il est clair que les dispositifs de filtration décrits cidessus présententà la fois lesavantages bien connus de la filtration par'le côté et de l'obtention d'une largeur prédéterminée absolument uniforme.des @ ouvertures ou fentes de filtration, en sorte qu'une structure rigide est obtenue et que la surface totale des ouvertures ou fentes en question est grande par rapport à la surface totale du dispositif, tandis qu'est réalisée une très grande économie de matière vis-à-vis d'autres filtres métalliques, en ce qui concerne la'capacité de filtration fournie.
Il est également clair que les éléments de filtration 10 et 10d sont beaucoup plus simples à nettoyer, aussi bien intérieurement qu' extérieurement,en comparaison des tamis cylindriques ordinairesdans lesquels les mailles sont tellement fines et l'espacement entre les spires est tellement faible que le tamis se brise aisément. Les éléments de filtration 10 et 10d sont beaucoup plus.robustes que les tamis cylindriques ordinaires et peuvent être nettoyés, de manière répétée, intérieurement et extérieurement,sans subir de dommages, nonobstant le faible écartement entre les spires de l'hélice.
Le terme "hélice", tel qu'il a été utilisé dans la description précédente et tel qu'il le sera dans les revendications-suivantes, englobe des éléments de forme sensiblement cylindrique, notamment des éléments de forme tronconique et analogue.