FR2611528A1 - Filtre separateur - Google Patents

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Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE LES FILTRES SEPARATEURS. LE FILTRE SEPARATEUR D'AU MOINS DEUX CORPS AYANT DES COEFFICIENTS DE VISCOSITE DIFFERENTS, COMPREND UNE PREMIERE CHAMBRE 1, UNE DEUXIEME CHAMBRE 2, UNE PAROI POREUSE 3 SITUEE ENTRE LES DEUX CHAMBRES, DES MOYENS D'AMENEE 4 DES DEUX CORPS DANS LADITE PREMIERE CHAMBRE, ET DES MOYENS D'EVACUATION 5 DU CORPS AYANT TRAVERSE LA PAROI POREUSE 3, HORS DE LADITE DEUXIEME CHAMBRE, ET SE CARACTERISE ESSENTIELLEMENT PAR LE FAIT QUE LA PAROI 3 EST REALISEE EN UN MATERIAU QUI A UN DEGRE DE MOUILLABILITE, RESPECTIVEMENT POUR LES DEUX DITS CORPS, TRES DIFFERENT. LE FILTRE SELON L'INVENTION TROUVE UNE APPLICATION AVANTAGEUSE POUR LA SEPARATION DE DEUX FLUIDES COMME PAR EXEMPLE DU GAZOIL ET DE L'EAU, DANS CE CAS LE MATERIAU DANS LEQUEL LA PAROI EST REALISEE EST UN MATERIAU HYDROPHOBE.

Description

Filtre séparateur
La présente invention concerne les filtres séparateurs c'esta-dire les éléments qui permettent de séparer au moins deux corps comme, par exemple, un hydrocarbure et de l'eau, ces filtres trouvant de nombreuses applications dans tous les domaines techniques, mais aussi dans les circuits d'alimentation en carburant des véhicules automobiles, et plus particulièrement ceux fonctionnant avec du gasoil couramment distribué le long des voies de circulation.
De nombreux types de filtres sont connus. Il en existe qui donnent toute satisfaction mais dont la structure en limite considérablement l'utilisation, essentiellement à cause, d'une part des conditions de leur fonctionnement, et d'autre part de leur coût. Il en existe aussi de plus simples mais qui ne jouent pas parfaitement leur rôle de filtration. Tel est le cas des filtres de séparation des hydrocarbures de l'eau basés sur le principe de la différence de densité des deux fluides. En effet, ces filtres se trouvent montés, notamment, sur des véhicules comme des camions, et ceux-ci, en roulant, les soumettent i des vibrations produisant une émulsion. L'un des fluides, en l'occurrence l'eau, se trouve alors sous forme de très petites gouttelettes en suspension dans l'autre fluide qui I'entralne.
En définitive, les filtres selon l'art antérieur ne jouent pas avec assez d'efficacité leur rôle de séparateurs, notamment de deux fluides.
Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus en réalisant un filtre séparateur d'une structure très simple, et donc d'un coût de revient faible, permettant une très bonne séparation, notamment de deux fluides, en particulier dans le cas d'un mélange d'hydrocarbure et d'eau, quelles que soient les conditions dans lesquelles il fonctionne.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un filtre séparateur d'au moins deux corps ayant des coefficients de viscosité différents, comprenant
- une première chambre,
- une deuxième chambre,
- une paroi poreuse située entre les deux dites chambres,
- des moyens d'amenée des deux corps dans ladite première chambre, et
- des moyens d'évacuation, hors de ladite deuxième chambre, du corps ayant traversé ladite paroi poreuse, caractérisé par le fait que ladite paroi est réalisée en un matériau qui a un degré de mouillabilité, respectivement pour les deux dits corps, très différent.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, dans le cas où les deux corps sont des fluides, respectivement un hydrocarbure et de l'eau, ledit matériau est un matériau hydrophobe.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lequel la Figure unique représente, vu en coupe schématique, un mode de réalisation d'un filtre séparateur selon l'invention pouvant trouver une application particulièrement avantageuse dans la séparation d'un hydrocarbure et de l'eau, apte à être monté sur les circuits d'alimentation en carburant des moteurs de véhicules automobiles, et plus précisément ceux fonctionnant au gasoil.
La Figure unique représente, vu en coupe schématique, un mode de réalisation d'un filtre séparateur d'au moins deux corps ayant des coefficients de viscosité différents, trouvant une application particulièrement avantageuse pour le filtrage et/ou la séparation des hydrocarbures et de l'eau.
Le filtre séparateur comprend une première et une deuxième chambres 1, 2 séparées par au moins une portion de paroi poreuse 3. Il comporte en plus des moyens d'amenée 4, dans la première chambre 1, de deux corps comme, par exemple, du gasoil contenant de l'eau, ce dernier corps étant considéré comme une impureté, surtout dans l'exemple d'application mentionné ci-dessus. Ces moyens 4 comprennent un tube plongeant 20 dont l'extrémité 11 située dans lé fond de la chambre 1 est avantageusement conformée en turbine 21 pour imposer un mouvement tournant au fluide qui s'évacue par cette extrémité.
Le filtre comporte aussi des moyens d'évacuation 5, hors de la deuxième chambre 2, du corps qui a traversé la paroi poreuse 3, ces moyens pouvant être constitués d'un tube 22 apte a être relié à une source d'aspiration, par exemple une pompe, cette pompe n'ayant pas été représentée dans un souci de simplification du dessin.
Selon une caractéristique de l'invention, la paroi poreuse 3 est réalisée dans un matériau qui a un degré de mouillabilité, respectivement pour les deux dits éléments, très différent. C'est ainsi que, dans exemple ci-avant dans lequel les deux corps à séparer sont respectivement un hydrocarbure et de l'eau, le matériau est hydrophobe, tel que du polytétrafluoréthylène.
Les deux chambres sont réalisées dans une enceinte commune 6, par exemple en un matériau inoxydable, et sont agencées pour pouvoir être soumises à au moins deux forces dont l'une au moins forme un angle différent de 90 degrés par rapport à la surface 23 de la paroi 3 tournée vers la chambre 1. Dans la pratique, cette force est la force de gravitation terrestre et, dans ce cas, le filtre comporte des moyens 16, par exemple des brides, pour monter l'enceinte 6 de façon que la surface 23 de la paroi 3 tournée vers la première chambre 1 forme un plan incliné continu par rapport à l'horizontalité terrestre représentée en 17 sur la Figure. La surface 23 de la paroi 3 est d'ailleurs avantageusement verticale.
Le filtre comporte en plus un réceptacle 7 de récupération situé dans la première chambre 1 et disposé par rapport a la paroi 3 pour que des éléments de fluides 24 soumis è la force de gravitation et orrétés par la paroi poreuse 3 glissent le long de celle-ci et tombent dans ce réceptacle 7 comme ceux représentés en 25 sur la Figure.
Avantageusement, le filtre comporte une grille 8 de séparation pour définir dans la première chambre 1 au moins deux compartiments 9, 10, de telle façon que l'extrémité 11 du tube 20 soit située dans le compartiment 10 et que la paroi poreuse 3 soit entièrement contenue dans l'autre compartiment 9.
Il peut être aussi avantageux, pour certaines applications, de pouvoir accentuer la différence de degré de mouillabilité du matériau dans lequel est réalisée la paroi poreuse pour des deux corps, et plus particulièrement dans le cas de la séparation du gasoil et de l'eau. Une solution à ce problème est, par exemple, l'utilisation de moyens de chauffage 12 des deux fluides quand ils sont dans la première chambre 1.
Ces moyens 12 de chauffage comportent par exemple un serpentin 13 contenant un fluide caloporteur comme les gaz chauds produits par la combustion du gasoil purifié dans le moteur du véhicule sur lequel est monté un tel filtre.
Comme mentionné ci-dessus, le réceptacle 7 peut recueillir des impuretés 25. Dans ces conditions, il est alors nécessaire de pouvoir les éliminer périodiquement. Pour cela, le filtre comporte des moyens de purge 14, par exemple un clapet 27 situé dans le fond du réceptacle 7, ce clapet pouvant être commandé soit manuellement soit automatiquement pour mettre en communication l'intérieur du réceptacle 7 avec l'extérieur 15 de la première chambre 1.
Dans un souci de réalisation avantageuse, les deux chambres sont d'une forme cylindrique de révolution et concentriques l'une par rapport à l'autre.
Dans l'exemple donné ci-avant, les Demandeurs ont constaté que la séparation des hydrocarbures, plus particulièrement du gasoil, et de l'eau était parfaitement obtenue avec une paroi réalisée dans le matériau donné ci-avant et ayant des pores dont les dimensions sont sensiblement égales ou inférieures à 1 micromètre.
Le filtre décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante:
Il est, tout d'abord, précisé que le fonctionnement sera décrit dans le cas d'un mélange de gasoil et d'eau, lorsqu'il est nécessaire de les séparer l'un de l'autre et ne garder que le gasoil pour, notamment, alimenter un moteur automobile.
Le mélange arrive dans la première chambre 1 du filtre par les moyens d'alimentation 4 et descend par le conduit 20 jusqutà son extrémité 11 dans le compartiment 10, jusqu a remplir cette première chambre 1. Tout d'abord, les impuretés solides les plus grosses parmi celles se trouvant éventuellement en suspension dans le mélange se trouvent retenues par la grille 8 et tombent dans le réceptacle 7 situé dans le fond du compartiment 10 de la chambre 1.
Puis, au contact de la surface 23 de la paroi poreuse 3, les deux fluides formant le mélange se trouvent séparés. En effet, comme le matériau dans lequel est réalisée la paroi poreuse a une mouillabilité plus grande pour le gasoil que pour liteau, le gasoil passe par les pores de cette paroi, les dimensions de ces pores étant avantageusement celles précisées ci-dessus. Le gasoil purifié est évacué par les moyens d'aspiration 5 vers le moteur qu'il doit alimenter.
Pour sa part, l'eau ne traverse pas la paroi poreuse, et, au contact de cette paroi, ses fines gouttelettes en suspension dans le gasoil s'agglomèrent en gouttes 24 plus importantes par coalescence. Le matériau de la paroi 3 étant hydrophobe, ces gouttes s'écoulent le long de la surface 23, en entraidant les éventuelles particules solides qui n'auraient pas été arrêtées par la grille 8 et qui se seraient déposées sur cette surface, effectuant ainsi un auto-nettoyage de la surface 23.
De ce fait, la paroi ne s'encrasse pas et garde son efficacité de filtrage pendant un temps très long, sans qu'il soit nécessaire de la nettoyer ou de la changer.
Les impuretés, particules solides et eau, s'accumulent donc dans le fond du réceptacle 7, tandis que le gasoil purifié est aspiré par la conduite 22. Bien entendu, l'alimentation en mélange et l'évacuation en gazoil purifié ont des débits respectifs tels que la chambre 1 soit constamment remplie par le mélange.
Il est à noter que le mouvement tournant imprimé au mélange sortant de la tubulure 20 par la turbine 21 étale les particules solides et évite qu'elles n'obturent la sortie 11 de cette tubulure.
Quand la quantité des particules solides et la teneur en eau du mélange contenu dans le réceptacle 7 atteignent un seuil prédéterminé, les particules 25 et l'eau sont éliminées à l'aide de la purge 14.

Claims (15)

REVENDICATIONS
1. Filtre séparateur d'au moins deux corps ayant des coefficients de viscosité différents, comprenant
- une première chambre (1),
- une deuxième chambre (2),
- une paroi poreuse (3) située entre les deux dites chambres,
- des moyens d'amenée (4) des deux corps dans ladite première chambre, et
- des moyens d'évacuation (5) du corps ayant traversé ladite paroi poreuse (3), hors de ladite deuxième chambre, caractérisé par le fait que ladite paroi est réalisée en un matériau qui a un degré de mouillabilité, respectivement pour les deux dits corps, très différent.
2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, les deux corps étant des fluides, respectivement un hydrocarbure et de l'eau, ledit matériau est un matériau hydrophobe.
3. Filtre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les deux dites chambres sont solidaires d'une enceinte commune (6), ladite enceinte comportant des moyens pour soumettre les deux dits corps à au moins deux forces dont l'une, dénommée première force, forme un angle différent de 90 degrés par rapport à la surface (23) de ladite paroi tournée vers ladite première chambre (1).
4. Filtre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ladite première chambre (1) comporte un réceptacle (7) pour récupérer le corps soumis à ladite première force et qui n'a pas traversé ladite paroi.
5. Filtre selon l'une des revendications 1 o 4, caractérisé par le fait que ladite première chambre comporte une grille (8) de séparation pour définir dans celle-ci au moins deux compartiments (9,10) ladite paroi poreuse étant entièrement contenue dans un (9) desdits compartiments, lesdits moyens d'amenée (4) des deux dits corps débouchant par une sortie (11) dans l'autre compartiment (10).
6. Filtre selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (12) pour accentuer la différence de degré de mouillabilité du matériau pour les deux dits fluides.
7. Filtre selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour accentuer la différence de mouillabilité dudit matériau pour les deux dits fluides sont constitués par des moyens de chauffage (12) desdits deux fluides quand ils sont dans ladite première chambre.
8. Filtre selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits moyens (12) de chauffage comportent un serpentin (13) de fluide caloporteur, ledit serpentin étant situé dans ladite première chambre (1)
9. Filtre selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ladite première chambre comporte des moyens de purge (14).
10. Filtre selon les revendications 4 et 9, caractérisé par le fait que lesdits moyens de purge (14) permettent de mettre en communication ledit réceptacle (7) avec l'extérieur (15) de ladite première chambre.
11. Filtre selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé par le fait que le matériau est du polytétrafluoréthylène.
12. Filtre selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les deux dites chambres sont sensiblement de forme cylindrique et concentriques l'une par rapport à l'autre.
13. Filtre selon l'un des revendications 3 à 12, caractérisé par le fait que, la première des deux forces étant la force de gravitation terrestre, il comporte des moyens (16) pour monter lesdites deux chambres de façon que la surface (23) de ladite paroi (3) tournée vers ladite première chambre forme un plan incliné continu par rapport à l'horizontalité terrestre (17).
14. Filtre selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la deuxième force est une force d'aspiration appliquée au niveau desdits moyens d'évacuation (5).
15. Filtre selon l'une des revendications 2 à 14, caractérisé par le fait que ladite paroi poreuse (3) comporte des pores dont les dimensions sont sensiblement égales ou inférieures à 1 micromètre.
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