FR2484859A1 - Dispositif pour eliminer des impuretes d'un fluide, ensemble a filtre et separateur pour combustible et cartouche amovible destinee a un tel ensemble - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE A FILTRE A CARBURANT ET CARTOUCHE DESTINE A FILTRER, COMBINER PAR COALESCENCE ET SEPARER DES IMPURETES SOLIDES, LIQUIDES ET GAZEUSES D'UN FLUIDE. LE DISPOSITIF COMPORTE UNE CARTOUCHE 40 QUI COMPREND UNE PARTIE ANNULAIRE EXTERIEURE DE FILTRATION ET UNE PARTIE ANNULAIRE INTERIEURE DE COMBINAISON PAR COALESCENCE DANS LAQUELLE DES LIQUIDES EMULSIFIES FORMENT DES GOUTELETTES POUVANT ETRE ELIMINEES AISEMENT DU COURANT DE FLUIDE. UN SEPARATEUR 60 EST DISPOSE A L'INTERIEUR DE LA PARTIE DE COMBINAISON PAR COALESCENCE AFIN DE DEVIER LE LIQUIDE OBTENU PAR COALESCENCE TOUT EN PERMETTANT LE PASSAGE DU FLUIDE PURIFIE. DOMAINE D'APPLICATION: FILTRES A CARBURANT POUR MOTEURS DE VEHICULES, ETC.

Description

L'invention concerne un ensemble à filtre perfectionné et cartouche

destiné à soumettre un liquide ou un gaz à des opérations de filtration, de cambinaison par coalescence et de séparation pour en éliminer des solides, des liquides énulsifiés et/ou des gaz. Dans de nombreuses situations, une phase gazeuse ou liquide continue est soumise à l'accumulation d'impuretés sous la forme de particules solides, de liquides et/ou de gaz qui doivent être soumis à une filtration et une séparation par la mise en oeuvre de nombreuses techniques de l'art antérieur. La matière contaminante peut, par exemple, être présente sous la forme d'un solide, d'un liquide ou d'un gaz dans un milieu gazeux ou bien dispersée sous la forme d'un solide, d'un liquide ou

d'un gaz dans un liquide. Dans un domaine particulier, la pré-

sence de matières étrangères apparaît dans le circuit de carbu-

rant utilisé avec des moteurs de véhicules de nombreux types.

L'huile contenue dans le circuit de carburant d'un moteur du

type Diésel est particulièrement vulnérable à là présence d'im-

puretés. Ces impuretés présentes dans le gazole peuvent être

sous la forme de solides, par exemple de la poussière, des par-

ticules de rouille et autres, ou bien sous la forme d'eau cons-

tituant une phase dispersée dans le carburant. La présence d'im-

puretés solides et de liquides dispersés dans la phase continue du carburant risque d'affecter l'efficacité du fonctionnement du

moteur et ces solides et liquides doivent être éliminés du car-

burant. Cependant, une filtration réalisée seule ne permet pas d'éliminer efficacement les liquides contaminants dispersés dans le carburant, bien que la filtration puisse, dans certains cas, être efficace pour l'élimination de solides. D'autres formes de réalisation antérieures ont porté sur des dispositifs du type

centrifuge au moyen desquels la séparation des impuretés du car-

burant est réalisée en soumettant le fluide à une action tourbil-

lonnante. Bien-que ces techniques puissent donner relativement satisfaction pour séparer des matières étrangères d'un fluide,

elles ne constituent pas un moyen permettant de résoudre effica-

cement et de façon relativement peu coûteuse le problème de

l'élimination des impuretés.

De nombreux dispositifs de l'art antérieur séparent un liquide dispersé d'un fluide en utilisant le phénomène d'une combinaison par coalescence pour résoudre le problème posé par l'accumulation du liquide dans une conduite de carburant. Les dispositifs à coalescence de l'art antérieur ne permettent pas -d'éliminer très efficacement des liquides dispersés dans toutes les gammes demandées pour un moteur de véhicule, d'une façon économique et sans défaillance. Certains dispositifs de l'art antérieur peuvent travailler de façon satisfaisante à de faibles débits d'écoulement dans le séparateur, mais lorsque le travail

du moteur augmente, le débit d'écoulement s'accroît et l'effica-

cité de la coalescence et de la séparation diminue dans de tels

dispositifs, de sorte que des gouttelettes d'eau et autres parti-

cules arrivent au moteur.

L'invention a donc pour objet d'améliorer la filtration et la séparation de solides, de liquides et/ou de gaz à partir

d'un milieu liquide ou gazeux. L'invention concerne plus parti-

culièrement un ensemble à filtre à fluide comportant une cartou-

che amovible qui permet une élimination efficace des solides du fluide. L'invention concerne plus particulièrement un ensemble à filtre à combustible et une cartouche amovible permettant de séparer des liquides et/ou des gaz dispersés d'un gaz ou d'un

liquide. L'invention a pour autre objet de réaliser une filtra-

tion, une combinaison par coalescence et une séparation efficaces de solides, de liquides et de gaz à partir d'un fluide en faisant

passer ce dernier à travers un milieu de filtration et de coales-

cence, dans une direction radiale orientée vers l'intérieur.

L'ensemble à filtre à fluide perfectionné selon l'invention com-

porte une cartouche qui peut être aisément remplacée et capable d'une longue durée de vie en service. L'ensemble à filtre selon l'invention comprend un séparateur qui assure que les liquides

combinés par coalescence sont pratiquement éliminés du combus-

tible. L'ensemble à filtre à combustible et la cartouche recueil-

lent efficacement les liquides combinés par coalescence et séparés

du carburant.

L'invention concerne donc un ensemble perfectionné à filtre de fluide et cartouche destiné à l'élimination de solides, de liquides et/ou de gaz d'un milieu fluide tel qu'un liquide ou un gaz. L'invention convient à des applications très diverses dans lesquelles il est nécessaire de séparer et d'éliminer des solides, des liquides et/ou des gaz d'une phase liquide ou ga- zeuse continue. Bien que l'invention puisse être utilisée pour

la filtration de solides et pour séparer un liquide d'un carbu-

rant ou d'un combustible, l'ensemble à filtre et cartouche décrit dans le présent mémoire peut également être utilisé pour réaliser une séparation de liquides sur deux, trois ou quatre phases, une séparation de gaz/liquide ou une filtration de gaz, selon ce que les conditions imposent. Par exemple, l'invention peut être utilisée pour éliminer des solides et/ou de l'humidité ou tout autre liquide d'un gaz, par exemple de l'air alimentant un compresseur pneumatique, pour éliminer des liquides ou des gaz contaminants du gaz naturel, du propane ou autres, pour éliminer de l'huile ou tout autre liquide contaminant de l'eau de vidange,

et pour de nombreuses autres applications particulières.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective éclatée.. d'une

première forme de réalisation d'une cartouche comportant un élé-

ment démontable de séparation et destinée à être utilisée dans l'ensemble à filtre et cartouche pour carburant selon l'invention; la figure 2 est une coupe longitudinale de l'ensemble à filtre de carburant selon l'invention, utilisant la cartouche de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la

figure 2, montrant la cartouche de la figure 1 logée dans l'en-

semble à filtre de carburant; la figure 4 est une vue schématique de dessous de la cartouche de la figure 1 dans laquelle l'élément de séparation est inséré; 35. la figure 5 est une vue de dessous, suivant la ligne -5 de la figure 2, montrant la cuve de l'ensemble à filtre et cartouche selon l'invention;

la figure 6 est une vue schématique de dessus mon-

trant l'ensemble à filtre de la figure 2 dont la cartouche et le couvercle du corps sont retirés; la figure 7 est une vue en perspective d'une variante de cartouche destinée à être utilisée dans l'ensemble à filtre de carburant et cartouche selon l'invention; la figure 8 est une coupe longitudinale de l'ensemble à filtre de carburant et cartouche selon l'invention, comportant la cartouche modifiée de la figure 7; 10. la figure 9 est une coupe transversale suivant la

ligne 7-7 de la figure 8, montrant l'ensemble à filtre à car-

burant et cartouche; et la figure 10 est une vue schématique de dessous de la

cartouche de la figure 7 utilisée dans l'ensemble à filtre de car-

burant et cartouche de la figure 8.

Les figures 1 à 6 représentent une première forme de réalisation de l'ensemble perfectionné à filtre à fluide et

cartouche selon l'invention, cet ensemble étant indiqué globale-

ment par la référence numérique 1. L'ensemble 1 à filtre à fluide

est capable de filtrer très efficacement, de combiner par coales-

cence et de séparer des particules, des liquides et des gaz d'un

fluide tel que, par exemple, le carburant du circuit d'alimenta-

tion d'un moteur d'automobile, de camion, de véhicule souterrain, d'avion, de navire et autres, cet ensemble convenant également à des applications autres que les circuits de carburant, dans le

domaine de la marine, des industries et autres.

Bien que l'ensemble 1 à filtre à fluide et cartouche

soit décrit, à titre illustratif, dans son utilisation pour éli-

miner des impuretés du carburant alimentant un moteur de véhicule,

il est évident que l'invention n'est pas limitée à cette utilisa-

tion et qu'elle peut être mise en oeuvre dans de nombreuses au-

tres applications o l'élimination d'impuretés et autres, sous la forme de particules dispersées, de liquides et/ou de gaz, d'un

liquide ou d'un gaz, est souhaitable. L'invention permet de puri-

fier du gaz naturel, du propane, de l'eau de vidange, l'air de circuits pneumatiques, et d'autres fluides dans lesquels des solides, des liquides ou des gaz indésirables peuvent être

entraînés. L'invention n'est en outre pas limitée à la sépara-

tion d'une seule phase, mais elle peut être utilisée lorsqu'il est demandé de procéder à une séparation de liquide sur deux, trois ou quatre phases, de séparer un gaz d'un liquide ou de filtrer un gaz. Dans la publication particulière décrite dans le présent mémoire, l'ensemble 1 à filtre à fluide se présente sous la forme d'un filtre à carburant et d'une cartouche.et il comprend un corps 2 comportant une paroi supérieure 3 ayant la forme d'une surface de révolution afin de former une chambre 4 destinée à recevoir une cartouche. La paroi supérieure 3 est réalisée d'une seule pièce avec une paroi cylindrique inférieure 5 destinée à

être reliée à une cuve ou coupelle d'une manière décrite ci-après.

Les parois 3 et 5 peuvent être réalisées dans toute matière con-

venable, par exemple en métal, en matière plastique et autres.

Un orifice 7 d'entrée est réalisé dans une partie de la paroi supérieure 3 et il présente un filetage intérieur 8,permettant à cet orifice d'entrée d'être relié à un conduit du circuit de carburant (non représenté) d'un véhicule afin qu'un courant de carburant, contenant des impuretés à éliminer, puisse pénétrer dans la chambre 4 logeant la cartouche. Bien que l'ensemble 1 à

filtre à carburant puisse être utilisé dans le circuit de carbu-

rant de tout moteur à combustion interne, l'invention est parti-

culièrement utile à l'élimination de matières étrangères du gazole d'un moteur du type Diesel. Le gazole est particulièrement sujet à une contamination par la présence de matières solides sous la

forme de poussières, de rouille et autres, et de liquides émulsi-

fiés tels que de l'eau, ayant généralement une densité différente de celle du gazole. Le gazole contaminé arrive normalement à

l'orifice 7 d'entrée sous l'action d'une pompe à carburant clas-

sique (non représentée) constituant l'un des éléments du circuit de carburant du moteur. Le débit d'écoulement dans le dispositif est déterminé par la pompe à carburant en fonction de la demande

instantanée en carburant du moteur.

Un orifice 9 de sortie est ménagé au-dessous de l'ori-

fice 7 d'entrée, à travers une partie de la paroi inférieure 5, et cet orifice de sortie présente également un filetage intérieur lui permettant d'être relié à un autre conduit du circuit de carburant afin de diriger le carburant purifié vers un point d'utilisation, en général pour être fourni au moteur pendant son fonctionnement. Le fond de la chambre 4 recevant la cartouche est constitué par une paroi horizontale 11 qui comporte une nervure annulaire supérieure 12 entourant circonférentiellement l'axe vertical du corps 2. Un canal 13 de sortie est réalisé d'une seule pièce avec la paroi inférieure 11 dont il part vers le bas afin de communiquer avec l'orifice 9 de sortie. Le canal 13 de sortie permet l'écoulement du fluide latéralement au corps 2 jusqu'à un point adjacent en son axe central vertical. Une colonne 14 fait saillie vers le haut de la paroi inférieure il avec laquelle elle est réalisée d'une seule pièce, jusqu'à un point situé dans une partie supérieure de la chambre 4 logeant la cartouche. La colonne 14 forme un canal d'écoulement de fluide qui communique avec le canal 13 de sortie et elle présente un orifice 15 d'-entrée par lequel le carburant, qui a été purifié comme décrit ci-après, peut pénétrer pour descendre par la colonne 14 et s'écouler latéralement par le canal 13 afin de sortir par l'orifice 9 pour être utilisé dans le moteur du véhicule. Plusieurs orifices 16 de la cuve, se présentant sous la forme de segments courbes et ouverts, disposés autour de la colonne 14 et traversant le fond 11 comme montré sur les figures 2 et 6, sont séparés par de minces bandes 16' faisant partie du fond il et s'étendent autour de l'axe central vertical du corps 2, à partir de points adjacents à des côtés opposés du canal 13

d'écoulement. Les orifices 16 constituent des ouvertures d'éva-

cuation pour les liquides séparés du carburant contenu dans la

chambre 4 pendant l'utilisation de l'ensemble 1 à filtre à carbu-

rant selon l'invention. Une cuve ou coupelle 20 est fixée de manière

amovible, par une liaison filetée 21, à la partie extrême infé-

rieure de la paroi 5, l'accouplement 21 pouvant être rendu étanche par une bague convenable 22 en élastomère ou autre. La

cuve 20 peut être réalisée dans de nombreuses matières, par exem-

ple en matière plastique, en acier, en bronze, etc. Comme montré sur les figures 2 et 5, la cuve 20 comprend

une partie cylindrique supérieure 22 et un fond tronconique infé-

rieur 23 qui se termine par un goulot 24 de sortie équipé d'un

obturateur ou d'une valve convenable 25 d'écoulement. L'obtura-

teur 25 permet l'écoulement du liquide recueilli dans la chambre intérieure formée par la cuve 20. Bien que l'obturateur 25 d'é-

coulement soit représenté comme'étant une valve classique d'écou-

lement, actionnée à la main et permettant alternativement de blo-

quer ou d'évacuer le liquide par le goulot 24 de sortiez, il est

possible, sans sortir du cadre de l'inventions, d'équiper ce gou-

lot 24 de sortie d'un mécanisme d'obturation à commande automa-

tique, commandé par un détecteur convenable de niveau de liquide

placé dans la cuve 20 et d'un type tel que décrit ci-après.

La cuve 20 peut être vidée manuellement ou automatique-

ment par écoulement périodique par le goulot 24, suivant une quantité prédéterminée de liquide recueilliecomme montré sur la figure 2, une sonde classique 26 à conductivité peut être disposée à travers la partie supérieure 22 de la cuve 20 afin de transmettre au conducteur du véhicule un signal visuel ou

sonore, par l'intermédiaire d'un circuit convenable (non repré-

senté), indiquant qu'un niveau prédéterminé de liquide s'est accumulé dans la cuve et nécessite une vidange ou évacuation de cette dernière. En variante, la sonde 26 peut être reliée à un

circuit électrique (non représenté) qui transmet un signal élec-

trique à une vanne de vidange à commande automatique (non repré-

sentée), montée dans le goulot 24 de sortie, de manière que cette vanne s'ouvre et se ferme comme l'imposent les conditions. La quantité de fluide recueilliedans la cuve 20 peut également être déterminée visuellement lorsque cette cuve 20 est réalisée en

matière transparente. Il est également possible, selon l'inven-

tion, d'utiliser d'autres types de détecteurs bien connus de niveau des liquides placés dans la cuve 20 et autres que la sonde

26 à conductivité montrée sur la figure 2.

Comme représenté sur la figure 5, la partie cylindrique

supérieure 22 de la cuve 20 comporte plusieurs nervures 26 orien-

tées vers le bas et reliées entre elles par plusieurs segments 27 de paroi. Bien que la plus grande partie des segments 27 présente, en section droite, une forme incurvée, un ou plusieurs segments 28

ont une forme plane. La surface plane formée par le ou les seg-

ments 28 permet d'améliorer l'étanchéité entre la sonde 26 à conductivité et la paroi de la cuve 20 en assurant un contact ferme entre la paroi du segment 28 et une bague 29 ou autre organe utilisé comme joint pour le montage de la sonde. Le dessus du corps 2 est fermé par un couvercle 30

ayant une forme bombée. Plusieurs filets inférieurs 31 sont réa-

lisés dans la partie du couvercle 30 orientée vers le bas et sont destinés à s'enclencher avec des filets 32 formés sur la surface périphérique de la partie supérieure 3 du corps 2. Le

couvercle 30 peut être démonté pour qu'il soit possible d'accé-

der à la chambre 4 de la cartouche afin de permettre l'enlève-

ment et le remplacement de la cartouche montée dans cette chambre,

comme cela est nécessaire pendant l'utilisation du dispositif.

L'étanchéité entre le couvercle 30 et le corps 2 est améliorée par une bague convenable 33 placée à proximité de la liaison filetée entre les deux éléments. Le couvercle bombé 30 comporte un certain nombre de nervures extérieures 34 qui partent d'un rebord supérieur 35 du couvercle 30 et descendent jusqu'à un point proche de son bord inférieur. Les nervures 34 facilitent le démontage manuel du couvercle 30, comme cela est nécessaire

pour remplacer une cartouche logée dans la chambre 4.

Un ensemble 40 d'un seul bloc à cartouche, capable

d'éliminer du carburant par filtrage et/ou combinaison par coa-

lescence des impuretés solides, liquides et gazeuses, est conçu

pour être logé de manière amovible dans la chambre 4, à l'inté-

rieur du corps 2. L'ensemble 40 se présente sous la forme d'un élément annulaire qui comprend des sections de filtration et

de combinaison par coalescence, comme décrit ci-après. L'ensem-

ble 40 à cartouche est destiné à être introduit dans le corps 2 et retiré de ce dernier en passant par l'ouverture qui est normalement fermée par le couvercle 30, comme montré sur la

figure 2. Cet ensemble à cartouche comprend un couvercle supé-

rieur 41 présentant une surface continue 41' et un couvercle annulaire inférieur 42 présentant une ouverture centrale 43 dans

laquelle s'élève la colonne 14. La paroi circonférentielle exté-

rieure de l'ensemble 40 est définie par une surface 44 de révolu-

tionL se présentant sous la forme d'une enveloppe de papier ou de

matière analogue. Cette enveloppe 44 présente plusieurs perfora-

tions 45 situées en des positions choisies sur toute la surface circonférentielle de l'enveloppe 44 afin de former plusieurs orifices d'entrée disposés circonférentiellement et permettant au courant de carburant arrivant par l'entrée 7 de pénétrer dans

l'ensemble 40 à cartouche.

Le couvercle inférieur 42 de l'ensemble 40 comporte une garniture annulaire 46 en élastomère qui est appliquée en contact étanche contre la nervure annulaire 12 formée sur le fond 11 du corps 2. L'ensemble 40'à cartouche est repoussé vers le bas, en position dans la chambre 4 et en contact avec la nervure 12, par un ressort 47 de compression. Ce ressort 47 est disposé entre le couvercle supérieur 41 de la cartouche et le fond du couvercle qui comporte une lèvre annulaire 48 de maintien du ressort, comme montré sur la figure 2. Le ressort 47 peut être tout type quelconque de ressort de compression capable de maintenir vers le bas l'ensemble 40 à cartouche, dans la position repoussée

montrée sur la figure 2.

L'ensemble 40 à cartouche comprend un corps annulaire 50 disposé à l'intérieur de l'enveloppe 44 de manière que le fluide pénétrant par les perforations 45 soit dirigé radialement vers l'intérieur, à travers un corps annulaire 50 pour que les impuretés en soient éliminées par filtration et coalescence. Le corps annulaire 50 de l'ensemble 40 à cartouche est formé autour

d'une chambre centrale 50' dans laquelle la colonne 14 est dispo-

sée de manière que l'entrée 15 de cette colonne soit située à la

partie supérieure de la chambre. La chambre centrale 50' communi-

que avec la cuve 20 par les orifices 16 pour que le liquide col-

lecté par coalescence et séparé du courant de fluide puisse s'é-

couler. Le corps annulaire 50 est constitué d'une partie exté-

rieure 51 de filtration et d'une partie intérieure 52 de combi-

naison par coalescence qui sont disposées concentriquement et sensiblement compactes l'une avec l'autre. Les extrémités de l'enveloppe 44, de la partie 51 de filtration et de la partie 52 de combinaison par coalescence sont fixées au couvercle supérieur 41 de la cartouche et au couvercle inférieur 42 au moyen d'un adhésif convenable 53, par exemple un époxyde ou autre, de manière

à former une structure de cartouche d'un seul bloc.

La partie 51 de filtration, qui est située à proximité immédiate de l'enveloppe 45 en papier perforé, comprend un milieu filtrant plissé 54 qui s'étend circonférentiellement autour de l'axe central vertical du corps 2 et qui est capable d'éliminer et de retenir des particules solides présentes dans le courant de gazole ou autre. Le milieu filtrant plissé est

constitué d'une matière filtrante classique, par exemple un pa-

pier poreux traité avec une substance siliconée ou autre, ren-

dant hydrophobe le papier filtrant. Le milieu filtrant est capa-

ble de filtrer et de retenir des solides pour les séparer du courant de carburant et il peut être conçu pour réaliser une

filtration dans une plage prédéterminée, par exemple une filtra-

tion grossière, une filtration fine ou une filtration absolue de

particules relativement grosses et de particules plus petites.

Après avoir traversé la partie 51 de filtration dans laquelle les solides sont éliminés par filtration du courant de carburant, ce dernier se dirige sensiblement radialement vers

l'intérieur à travers la section 52 de combinaison par coales-

cence. Cette section ou partie 52, de forme également annulaire, est réellement en contact ou presque en contact avec la surface intérieure de la partie extérieure 51 de filtration. La partie 52 est formée de toute matière provoquant une coalescence de

l'eau émulsifiée ou d'autres fluides, ayant généralement une den-

sité différente de celle du carburant, et la formation de goutte-

lettes qui augmentent de dimension pendant leur course-vers l'in-

térieur à travers le milieu de coalescence. En général, cette ma-

tière de coalescence provoque une agglomération des particules -

liquides émulsifiées, dispersées dans la phase fluide continue, et la formation de gouttelettes qui augmentent de dimension pendant leur déplacement vers l'intérieur à travers la partie 52 de combinaison par coalescence. Les gouttelettes d'eau et autre formées dans la partie 52 tombent par gravité vers le fond de la chambre 50' ou sont entraînées radialement vers l'intérieur à

partir de la section 52, par le courant de carburant. Les goutte-

lettes entraînées vers l'intérieur par le courant de carburant sont séparées de ce dernier, dans le dispositif selon l'invention, par un élément séparateur 60 qui empêche le passage du liquide combiné par coalescence, mais permet le passage du gazole débarrassé d'impuretés et autres. En général, un grand nombre de gouttelettes d'eau, plus lourdes, tombent vers le fond- de la chambre sans contact avec l'élément séparateur 60, en parti-

culier dans des conditions de faible débit, alors que les gout-

telettes plus légères peuvent être entraînées par le courant vers l'élément séparateur. Cependant, des débits d'écoulement plus élevés à travers l'ensemble 1, provoqués par la pompe à carburant dont l'action tend à satisfaire les demandes accrues du moteur, tendent à entraîner certaines gouttelettes, même plus

lourdes, et à les mettre en contact avec l'élément séparateur 60.

Comme représenté sur les figures 1, 2 et 3, l'élément séparateur 60 comprend une structure annulaire reliée de manière

amovible à l'ensemble 40 à cartouche, dans un élément 60' d'en-

clenchement porté par ce dernier. L'élément séparateur 60 est disposé concentriquement à la- colonne 14, à l'intérieur de la chambre 50', et il est supporté par la surface périphérique intérieure d'un anneau inférieur 61a de l'élément 60,- emmanché à frottement sur une partie de la colonne 14 afin que l'élément

séparateur soit suspendu dans la position montrée sur la figure 2.

- La surface périphérique extérieure de l'élément séparateur 60 est espacée de la surface intérieure de la partie 52 de combinaison par coalescence et de la surface périphérique extérieure de la colonne 14, comme montré sur la figure 2. L'élément séparateur 60 comprend un cadre annulaire comportant l'anneau 61a et un anneau supérieur 61b reliés entre eux par plusieurs segments longitudinaux et espacés 62 de renfort délimitant des ouvertures périphériques 63. Le positionnement de l'anneau supérieur 61b dans l'élément 60' d'emboîtement du couvercle 41 de la cartouche et l'emboîtement à frottement de l'anneau inférieur 6la sur la colonne 14 empêchent pratiquement toute communication à travers

les extrémités supérieure et inférieure de l'élément séparateur 60.

Les ouvertures 63 sont recouvertes d'éléments 64 constitués d'une fine toile formée d'une matière hydrophobe de séparation, par exemple du métal, une matière plastique, du papier traité ou une matière analogue, capable d'empêcher le passage des gouttelettes

de liquide formées par coalescence, mais perméable au carburant.

La toile 64 sépare les gouttelettes de liquide, entrées en con-

tact avec l'élément séparateur 60, du carburant en les déviant et en faisant tomber les liquides agglomérés par gravité dans la chambre 50', entre l'ensemble 40 à cartouche et l'élément séparateur 60, comme montré sur la figure 2. Les gouttelettes s'écoulent ainsi de la chambre 4 par les orifices 16 de la cuve , après avoir traversé la toile 64. Le carburant purifié remonte par l'entrée 15 de la colonne jusqu'à l'orifice 9 de

sortie afin d'être dirigé vers le moteur du véhicule.

Pendant le fonctionnement, un courant de carburant

arrive à l'orifice 7 d'entrée sous l'action de la pompe à carbu-

rant du moteur. Le carburant peut porter des liquides émulsifiés, par exemple de l'eau et autre, et des particules de matière sous la forme de rouille, de saletés et de solides analogues. Le fluide arrivant par l'entrée 7 remplit sensiblement la chambre entourant l'ensemble 40 à cartouche et est dirigé radialement à travers l'enveloppe perforée extérieure 44 de la cartouche. Le fluide se dirige sensiblement vers l'intérieur à travers la partie 51 de filtration, dans laquelle les solides sont éliminés du fluide et retenus par le milieu filtrant. Le carburant restant, contenant des impuretés émulsifiées telles que de l'eau, passe ensuite à

travers la partie 52 de combinaison par coalescence. Cette par-

tie 52 a pour effet de provoquer une coalescence des liquides

dispersés dans la phase continue du carburant afin de les agglo-

mérer et de former des gouttelettes dont la dimension augmente au fur et àmesure de leur déplacement à travers la partie de

combinaison par coalescence.

Les gouttelettes plus lourdes tombent par gravité vers le fond de la chambre 4 de la cartouche alors que les gouttelettes

restantes entrent en contact avec la toile 64 de l'élément sépa-

rateur 60. Le nombre de gouttelettes portant réellement contre l'élément séparateur 60 dépend largement du débit d'écoulement à travers l'ensemble 1 à filtre et d'autres conditions. Le liquide aggloméré par coalescence est dévié par les toiles hydrophobes 64

et tombe afin de s'écouler dans la cuve 20 par les orifices 16.

Le carburant purifié, qui peut passer à travers l'élément séparateur 60, pénètre dans l'espace entourant la colonne et s'écoule par l'entrée 15 de la colonneet vers le bas, jusqu'à l'orifice 9 de sortie avant d'être dirigé vers le moteur du véhicule. Ainsi, les solides contenus dans le carburant sont éliminés par la partie 51 de filtration tandis que les impuretés

liquides forment des gouttelettes dans la partie 52 de combinai-

son par coalescence, ces gouttelettes étant séparées du courant de carburant par gravité et à l'aide de l'élément séparateur 60

si elles entrent en contact avec ce dernier.

Les figures 7 à 10 représentent une autre forme de réa-

lisation de l'ensemble à filtre de carburant et cartouche selon l'invention, utilisant une cartouche modifiée 100. L'ensemble 1' à filtre de carburant de la forme de réalisation des figures 7 à 10 présente sensiblement les mêmes éléments structurels, réalisant les mêmes fonctions, que ceux décrits pour la forme

de réalisation précédente représentée sur les figures 1 à 6.

L'ensemble i' à filtre de carburant comprend un corps 2', une cuve 20', un couvercle supérieur 30', un fond il' qui présente des orifices 16', une colonne 14' et d'autres pièces identiques à celles de la forme de réalisation précédente. Le courant de fluide à travers l'ensemble 100 à filtre est identique à celui décrit pour la forme de réalisation des figures 1 à 6, le fluide

entrant par l'orifice 7' et sortant par l'orifice 9'.

- L'ensemble modifié 100 à cartouche de la forme de réali-

sation des figures 7 à 10 est réalisé d'une seule pièce avec un élément séparateur 101 destiné à séparer le liquide, aggloméré par coalescence, du carburant en effectuant la même fonction que celle de l'élément séparateur 60 des figures 1 à 6. L'ensemble

à cartouche des figures 7 à 10 comprend un couvercle supé-

rieur 41' et un couvercle inférieur 42' comprenant un joint 46', de même que dans le cas de l'ensemble 40 à cartouche de la forme de réalisation précédente. La surface périphérique extérieure de l'ensemble 100 à cartouche de la forme de réalisation des figures 7 à 10 est définie par une feuille perforée continue et annulaire 44' entourant une partie annulaire 51' de filtration qui comporte

un milieu filtrant plissé. La partie 52' de combinaison par coa-

lescence de l'ensemble 100 à cartouche est également située à proximité de la partie 51' de filtration et comprend une matière

convenable provoquant une coalescence.

Le couvercle annulaire inférieur 42' forme une ouverture 42a recevant une colonne et il supporte l'élément séparateur 101 au moyen d'une partie extrême 102 recourbée vers le haut et vers l'intérieur, comme montré sur la figure 7, de manière que le sé- parateur 101 soit porté par l'ensemble 100 à cartouche en formant

une seule pièce avec ce dernier. Les parties supérieures de l'en-

veloppe extérieure 44',.de la section 51' de filtration et de la section 52' de combinaison par coalescence sont fixées par un adhésif à la face inférieure du couvercle supérieur 41', ainsi qu'un élément lOla de retenue qui reçoit l'extrémité supérieure de l'élément séparateur 101. Ce dernier est placé totalement dans l'ensemble 100 à cartouche d'un seul bloc, en un point espacé de la surface intérieure de la section 52' de combinaison par coalescence afin de permettre une séparation efficace du liquide aggloméré par coalescence. Les gouttelettes de ce liquide formées dans la section 52' tombent dans la chambre 4, de la

même manière que dans la forme de réalisation précédente. Plu-

sieurs ouvertures 105 d'écoulement, sous forme de segments, sont ménagées dans le couvercle inférieur 42' et sont disposées au-dessous des gouttelettes qui tombent afin de permettre au

liquide aggloméré par coalescence de s'écouler vers le bas jus-

qu'aux orifices 16' pour être recueilli dans la cuve 20'. Le carburant purifié s'écoule alors vers l'entrée 15' de la colonne et descend par cette dernière avant d'être dirigé vers le moteur,

de la même manière que celle décrite précédemment.

La description précédente du dispositif selon l'inven-

tion a porté en détail sur un bloc unique destiné à éliminer les impuretés d'un carburant. Le filtre 1 à fluide peut également être utilisé comme filtre à carburant ou pour d'autres usages, avec d'autres dispositifs (non représentés) montés en parallèle

avec ce filtre, ou dans toute autre disposition les uns par rap-

port aux autres, afin de fonctionner simultanément ou alternati-

vement, selon un cycle, lorsque chacun de ces filtres à fluide ne peut plus assumer une fonction de filtration ou de séparation au bout d'une durée prolongée d'utilisation. Dans ce dernier mode

de fonctionnement cyclique de plusieurs dispositifs selon l'in-

vention, des moyens manuels ou automatiques convenables de commande d'écoulement peuvent être mis en oeuvre pour commander

ou faire cesser l'alimentation d'un ensemble particulier.

L'ensemble à filtre à fluide peut également former un dispositif de grande dimension comportant plusieurs éléments intérieurs et séparés de filtration, de combinaison par coales-

cence et de séparation, du type décrit pour les formes de réali-

sation précédentes. De plus, dans certaines applications, l'en-

semble 1 à filtre peut être actionné de manière que les impure-

tés séparées soient éliminées en passant par la sortie tandis

que le courant utilisé s'écoule à travers le fond de l'ensemble.

De telles modifications peuvent être utilisées dans des cas particuliers, par exemple pour éliminer l'huile contaminant l'eau de vidange déchargée dans une masse d'eau naturelle ou autre. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir

du cadre de l'invention.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour éliminer des impuretés d'un fluide, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (2) qui forme une chambre (4) de réception d'un fluide et qui présente un orifice (7) d'entrée permettant l'introduction dans ladite chambre d'une phase fluide continue contenant des particules et des liquides émulsifiés à éliminer, le corps présentant un orifice (9) de

sortie permettant de diriger le fluide vers un point d'utilisa-

tion, un ensemble (40) à cartouche logé de manière fonctionnelle dans la chambre et conçu pour être enlevé sélectivement afin d'être remplacé, cet ensemble à cartouche comportant au moins

deux parties annulaires concentriques (51,52) destinées à rece-

voir l'une après l'autre le fluide introduit par l'orifice d'entrée et s'écoulant à peu près radialement vers l'intérieur, la partie extérieure (51) comprenant un élément de filtration

destiné à retirer par filtration les particules du fluide intro-

duit par l'orifice d.'entrée, un milieu filtrant (54) étant dis-

posé dans cet élément de filtration, la partie intérieure (52) comportant un élément de combinaison par coalescence destiné à provoquer une coalescence de liquide émulsifié dans la phase

fluide continue, cet élément de combinaison par coalescence com-

portant une matière qui provoque une coalescence du liquide émul-

sifié afin que ce dernier forme des gouttelettes dans la phase fluide continue, un séparateur annulaire (60) étant disposé concentriquement dans l'élément de combinaison par coalescence, à une certaine distance de ce dernier, le séparateur empêchant

le passage des gouttelettes formées par ledit élément de combi-

naison par coalescence et pouvant être traversé par la phase fluide continue, un élément (20) formant récipient étant relié aucorps avec lequel il communique afin de collecter le liquide obtenu par coalescence, et un canal (63) d'écoulement de fluide étant situé à l'intérieur du séparateur et communiquant avec l'orifice de sortie afin de diriger la phase fluide continue,

traversant le séparateur, vers une point d'utilisation.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les liquides émulsifiés sont entraînés dans un fluide

ayant une densité différente de celle de ces liquides.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal comprend une colonne (14) disposée à l'intérieur

du séparateur.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le séparateur est sous la forme d'une fine toile annulaire (64). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière filtrante est sous la forme de papier plissé,

traité avec une substance hydrophobe.

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière provoquant une coalescence comprend de la fibre

de verre.

7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le séparateur est relié à l'ensemble à cartouche avec

lequel il forme un seul bloc.

8. Ensemble à filtre à carburant et séparateur, compre-

nant un corps (2) qui forme une chambre (4) destinée à contenir un filtre à carburant et un séparateur, le corps présentant une entrée (7) reliée au circuit de carburant d'un véhicule afin de

permettre l'introduction dans la chambre d'un courant de carbu-

rant contenant des impuretés solides et liquides, le corps pré-

sentant en outre une sortie (9) permettant au carburant de s'é-

couler vers un moteur, un ensemble (40) à cartouche étant monté de manière amovible dans la chambre et comportant une partie annulaire extérieure (51) de filtration et une partie intérieure concentrique (52) de combinaison par coalescence, le courant de carburant introduit dans l'entrée étant destiné à être dirigé à peu près radialement vers l'intérieur à travers la partie de filtration afin que les impuretés solides en soient éliminées, et à travers la partie de combinaison par coalescence afin que les impuretés liquides forment des gouttelettes par coalescence,

un séparateur annulaire (60) de liquide étant disposé concentri-

quement à l'intérieur de l'ensemble à cartouche, à une certaine distance de cet ensemble afin de former une chambre intérieure destinée à recevoir le carburant, le séparateur empêchant le passage à travers lui des liquides obtenus par coalescence, mais permettant le passage du carburant, un élément (20) formant

récipient étant relié au corps, au-dessous de l'ensemble à car-

touche et du séparateur, afin de recevoir et collecter les gout-

telettes, et un canal (63) à fluide communiquant avec la chambre de réception du carburant et étant relié à la sortie afin de diriger vers le moteur le carburant dont les impuretés sont pra-

tiquement éliminées.

9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le séparateur est un élément annulaire dont certaines parties se présentent sous la forme'd'une toile (64) imperméable aux

liquides obtenus par coalescence, mais perméable au carburant.

10. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le canal comprend une colonne (14) disposée concentriquement

à l'intérieur du séparateur.

11. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le séparateur est relié à l'ensemble à cartouche avec lequel

il forme un seul bloc.

12. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le corps comprend un couvercle supérieur amovible (30> qui permet d'accéder à l'ensemble à cartouche placé à l'intérieur

de la chambre à filtre à carburant et séparateur.

-13. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce

que l'élément formant récipient comprend une cuve (20) dont plu-

sieurs parties (27,28) de paroi sont séparées par plusieurs ner-

vures (26).

14. Ensemble selon la revendication 13, caractérisé en ce que certaines (27) des parties de paroi ont une section droite incurvée. 15. Ensemble selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'au moins l'une (28) desdites parties de paroi est de forme plane et conçue pour le montage étanche d'un détecteur (26) de

niveau à travers la cuve.

16. Cartouche amovible destinée à être utilisée dans un

ensemble à filtre à carburant, caractérisée en ce qu'elle com-

porte une partie extérieure annulaire (51) de filtration et une partie intérieure (52) de combinaison par coalescence, disposée concentriquement dans la partie de filtration et juxtaposée à cette dernière, la partie de filtration et la partie de combinaison

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par coalescence formant une chambre centrale, une enveloppe perforée (44) étant disposée autour de la partie annulaire extérieure afin de présenter une surface extérieure destinée

à recevoir un courant de fluide d'entrée, un couvercle supé-

rieur (41) étant fixé à une première extrémité de l'enveloppe

perforée, de la partie de filtration et de la partie de combi-

naison par coalescence afin de fermer une extrémité de la cham-

bre, un fond (42) étant fixé à l'autre extrémité de l'enveloppe

perforée, de la partie de filtration et de la partie de combi-

naison par coalescence, ce fond présentant une ouverture centrale (43) qui communique avec la chambre, ledit fond comportant un joint annulaire (46) destiné à assurer l'étanchéité entre la

cartouche et l'ensemble à filtre à carburant.

Cartouche selon la revendication 16, caractérisée en ce que la partie de filtration est formée de papier plissé

(54) qui est traité avec une substance hydrophobe.

18. Cartouche selon la revendication 16, caractérisée en ce que la partie de combinaison par coalescence comprend une

matière qui provoque la coalescence des impuretés liquides conte-

nues dans le carburant s'écoulant radialement vers l'intérieur à travers ladite partie, afin de séparer les impuretés liquides

du carburant.

19. Cartouche selon la revendication 16, caractérisée en

ce qu'elle comprend un séparateur annulaire (60) disposé concen-

triquement dans la partie de filtration et dans la partie de

combinaison par coalescence et supporté par leocouvercle du fond.

20. Cartouche selon la revendication 19, caractérisée en ce que le séparateur comprend une fine toile (64) qui dévie les liquides obtenus par coalescence et qui permet le passage du

carburant.