FR2870755A1 - Cyclone filter for use in vehicle, has two rigid parts made of synthetic material, cyclone cells to filter air, and dust collection chambers associated to cyclone cells for receiving dust recovered by cyclone cells - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de filtre de véhicule.Vehicle filter device
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de filtre généralement disposés dans un véhicule, notamment en avant du tablier séparant l'habitacle du compartiment moteur. Le filtre est généralement disposé en amont d'un système de climatisation du véhicule. The present invention relates to the field of filter devices generally disposed in a vehicle, especially in front of the deck separating the passenger compartment of the engine compartment. The filter is generally disposed upstream of an air conditioning system of the vehicle.
Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de filtration de particules de plus ou moins forte granulométrie. More particularly, the invention relates to a device for filtering particles of greater or lesser particle size.
Le document DE-A-196 06 800 décrit un cyclone de séparation d'air, de poussières et d'aérosols prévu pour la protection contre les agents nucléaires, biologiques et chimiques avec un rapport air propre/filtration de poussières qui est ajusté par un mouvement axial du tube du cyclone ou d'un tube de séparation placé dans la sortie. Les poussières sont évacuées par une sortie. Toutefois, un tel dispositif est relativement compliqué, encombrant et très onéreux. DE-A-196 06 800 discloses a cyclone for separation of air, dust and aerosols intended for protection against nuclear, biological and chemical agents with a clean air / dust filtration ratio which is adjusted by a axial movement of the cyclone tube or a separation tube placed in the outlet. The dust is evacuated by an exit. However, such a device is relatively complicated, cumbersome and very expensive.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. The present invention aims to remedy these disadvantages.
L'invention propose un dispositif de filtre de véhicule efficace, compact axialement, économique et peu sensible à l'encrassement. The invention provides an efficient vehicle filter device, axially compact, economical and insensitive to fouling.
Le dispositif de filtre cyclone, selon un aspect de l'invention, comprenant une pluralité de d'éléments cyclone pour filtrer l'air, et une pluralité de réservoir de poussières indépendants les uns des autres, chaque réservoir de poussières étant associé à un élément cyclone pour recueillir les poussières récupérées par ledit élément cyclone. The cyclone filter device, according to one aspect of the invention, comprising a plurality of cyclone elements for filtering the air, and a plurality of independent dust reservoirs from each other, each dust reservoir being associated with an element cyclone to collect the dust recovered by said cyclone element.
On évite ainsi que des poussières ne ressortent du réservoir sous l'effet de leur vitesse ou de mouvements d'air mal maîtrisés. Chaque réservoir de poussières peut comprendre une seule ouverture, ladite ouverture permettant le recueil des poussières récupérées par l'élément cyclone associé. This prevents dust from leaving the tank under the effect of their speed or poorly controlled air movements. Each dust tank may comprise a single opening, said opening allowing the collection of dust recovered by the associated cyclone element.
2870755 2 Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif consiste en deux pièces rigides en matériau synthétique. La fabrication du filtre est alors particulièrement simple et économique. La précision de fabrication peut être élevée d'où une finition de bonne qualité. In one embodiment of the invention, the device consists of two rigid pieces of synthetic material. The manufacture of the filter is then particularly simple and economical. The manufacturing accuracy can be high hence a good quality finish.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif consiste en deux pièces rigides en matériau synthétique et un joint d'étanchéité. Le joint d'étanchéité peut comprendre une feuille de matériau souple pourvue de perforations. Le joint d'étanchéité est simple et peu onéreux. In one embodiment of the invention, the device consists of two rigid pieces of synthetic material and a seal. The seal may comprise a sheet of flexible material provided with perforations. The seal is simple and inexpensive.
Dans un mode de réalisation de l'invention, une première pièce rigide comprend, pour chaque élément cyclone, un moyeu central, des ailettes disposées autour du moyeu, et une jupe circulaire s'étendant en aval des ailettes dans le sens d'écoulement de l'air. In one embodiment of the invention, a first rigid part comprises, for each cyclone element, a central hub, fins disposed around the hub, and a circular skirt extending downstream of the fins in the direction of flow of the the air.
Dans un mode de réalisation de l'invention, une deuxième pièce rigide comprend, pour chaque élément cyclone, un bord circulaire pourvu d'un trou central, et une paroi de séparation pour former un réservoir annulaire apte à coopérer avec une extrémité d'une première pièce rigide pour recueillir des poussières entraînées en rotation. In one embodiment of the invention, a second rigid part comprises, for each cyclone element, a circular edge provided with a central hole, and a partition wall for forming an annular reservoir adapted to cooperate with an end of a first rigid piece to collect dust driven in rotation.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les deux pièces rigides sont conformées pour coopérer ensemble et sont pourvues de moyens d'accrochage l'une avec l'autre. Leur montage est facile. In one embodiment of the invention, the two rigid parts are shaped to cooperate together and are provided with hooking means with each other. Their assembly is easy.
Avantageusement, les moyens d'accrochage sont démontables. On bénéficie ainsi du fait qu'un filtre cyclone peut être nettoyé, ce qui évite d'avoir à procéder à une mise au rebut suivie d'un remplacement de filtre. Un tel filtre s'avère donc économique à l'usage et particulièrement écologique. Advantageously, the attachment means are removable. This benefits from the fact that a cyclone filter can be cleaned, eliminating the need for scrapping followed by filter replacement. Such a filter is therefore economical to use and particularly ecological.
Dans un mode de réalisation de l'invention, chaque pièce rigide est monobloc. In one embodiment of the invention, each rigid piece is monobloc.
Le filtre peut fonctionner seul. Le dispositif est alors bien adapté à des véhicules économiques circulant dans des zones géographiques où 2870755 3 les poussières présentent une forte granulométrie, par exemple sur pistes non revêtues, dans la mesure où le filtre cyclone est particulièrement efficace sur les particules de forte granulométrie. The filter can work alone. The device is then well suited to economic vehicles circulating in geographical areas where the dust has a large particle size, for example on uncoated tracks, since the cyclone filter is particularly effective on particles of large particle size.
Le filtre cyclone peut être associé à un filtre pour poussières fines disposé en aval du filtre cyclone dans le sens de l'écoulement de l'air. Ce dispositif est bien adapté aux zones urbaines quand l'air est chargé de particules de granulométrie très variable. De plus, ce dispositif est bien adapté pour protéger un filtre fin aval, pour que le filtre fin aval ne se colmate pas trop vite. The cyclone filter may be associated with a fine dust filter arranged downstream of the cyclone filter in the direction of the air flow. This device is well suited to urban areas when the air is loaded with particles of very variable particle size. In addition, this device is well suited to protect a downstream fine filter, so that the downstream end filter does not clog too quickly.
En d'autres termes, le filtre cyclone se présente sous la forme d'une cassette parallélépipédique, d'épaisseur nettement inférieure à sa longueur et à sa largeur et pourvue d'un grand nombre d'éléments cyclone disposés en rangées, avantageusement en quinconce. Chaque élément cyclone peut se présenter sous la forme d'une courte conduite cylindrique au travers de laquelle sont disposées des ailettes inclinées pour favoriser un mouvement tourbillonnaire de l'air, les ailettes étant reliées en leur centre à un moyeu. La sortie de la conduite comprend une ouverture centrale destinée à l'air propre et une ouverture annulaire périphérique destinée à recueillir les poussières de l'air centrifugé dans une chambre individuelle. Les chambres individuelles des éléments cyclones d'une cassette, étanches les unes par rapport aux autres peuvent être vidées par démontage de deux parties de la cassette. In other words, the cyclone filter is in the form of a parallelepiped cassette, of thickness substantially less than its length and its width and provided with a large number of cyclone elements arranged in rows, advantageously staggered . Each cyclone element may be in the form of a short cylindrical conduit through which inclined fins are arranged to promote a swirling movement of the air, the fins being connected at their center to a hub. The outlet of the conduit includes a central opening for clean air and a peripheral annular opening for collecting the dust from the centrifuged air in a single chamber. The individual chambers cyclone elements of a cassette, sealed relative to each other can be emptied by disassembly of two parts of the cassette.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: -la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'un filtre cyclone selon un mode de réalisation de l'invention; -la figure 2 est une vue en éclaté en perspective du filtre de la figure 1; et -la figure 3 est une vue en éclaté en perspective d'un élément de filtre cyclone selon un mode de réalisation de l'invention. The present invention will be better understood on reading the detailed description of some embodiments taken by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which: FIG. 1 is a partial view in axial section of a cyclone filter according to one embodiment of the invention; FIG. 2 is an exploded perspective view of the filter of FIG. 1; and FIG. 3 is an exploded perspective view of a cyclone filter element according to one embodiment of the invention.
Comme on peut le voir sur les figures, le filtre cyclone comprend une cassette 1, de forme parallélépipédique, réalisée en matériau synthétique venu de moulage en deux ou trois pièces. La cassette 1 présente une paroi supérieure 2 percée d'une pluralité de trous circulaires disposés en quinconce. Les trous circulaires sont ici au nombre de dix par rangée. Le nombre de rangées et le nombre de cyclones par rangée peuvent être adaptés à l'application choisie et au degré de filtration choisi. As can be seen in the figures, the cyclone filter comprises a cassette 1 of parallelepiped shape, made of synthetic material molded in two or three pieces. The cassette 1 has an upper wall 2 pierced with a plurality of circular holes arranged in staggered rows. The circular holes here are ten in number. The number of rows and the number of cyclones per row can be adapted to the chosen application and the degree of filtration chosen.
Dans chaque trou circulaire, est disposé un élément cyclone 3 pourvu d'une conduite 4 d'axe perpendiculaire à la paroi supérieure 2 et présentant une partie supérieure 4a cylindrique, une partie intermédiaire 4b tronconique convergeant à l'opposé de la paroi supérieure 2 et une partie inférieure 4c sensiblement cylindrique. L'élément cyclone 3 comporte également une pluralité d'ailettes 5 et un moyeu 6 disposés dans la partie supérieure cylindrique 4a de la conduite 4. Le moyeu 6 est une pièce pleine circulaire coaxiale à la conduite 4 et laissant libre une zone de forme annulaire dans laquelle sont disposées les ailettes 5. Les ailettes 5, ici au nombre de huit, sont inclinées circonférentiellement pour appliquer à un filet d'air entrant axialement dans la conduite 4 par la paroi 2 un mouvement de rotation en plus du mouvement axial, conférant ainsi un mouvement hélicoïdal qui permet une centrifugation des particules et poussières contenues dans l'air et plus lourdes que l'air lui-même. La paroi 2, la conduite 4, les ailettes 5 et moyeu 6 sont réalisés de façon monobloc par moulage d'une pièce en matériau synthétique. In each circular hole, is disposed a cyclone element 3 provided with a pipe 4 of axis perpendicular to the upper wall 2 and having a cylindrical upper portion 4a, a frustoconical intermediate portion 4b converging opposite the upper wall 2 and a substantially cylindrical lower portion 4c. The cyclone element 3 also comprises a plurality of fins 5 and a hub 6 arranged in the cylindrical upper part 4a of the pipe 4. The hub 6 is a circular solid part coaxial with the pipe 4 and leaving free a ring-shaped zone in which are disposed the fins 5. The fins 5, here eight in number, are inclined circumferentially to apply to a stream of air entering axially into the pipe 4 by the wall 2 a rotational movement in addition to the axial movement, conferring and a helical movement that allows centrifugation of particles and dust contained in the air and heavier than the air itself. The wall 2, the pipe 4, the fins 5 and hub 6 are made integrally by molding a piece of synthetic material.
2870755 5 La cassette 1 comprend, en outre, une paroi inférieure 7 percée des trous 8 en nombre égal au nombre d'éléments cyclone 3 et présentant un diamètre inférieur à celui de la partie inférieure cylindrique 4c de la conduite 4 pour former une sortie d'air purifié. Le bord de la paroi 7 périphérique aux trous 8 est relevé en direction de la conduite 4 pour former des rebords annulaires 9 offrant ainsi un passage annulaire entre la partie inférieure 4c de la conduite 4 et le rebord annulaire 9, permettant aux filets d'air centrifugé et aux poussières ainsi transportées de s'échapper hors du trou 8. The cassette 1 further comprises a bottom wall 7 pierced with holes 8 in number equal to the number of cyclone elements 3 and having a diameter smaller than that of the cylindrical lower part 4c of the pipe 4 to form an outlet of purified air. The edge of the wall 7 peripheral to the holes 8 is raised towards the pipe 4 to form annular flanges 9 thus providing an annular passage between the lower part 4c of the pipe 4 and the annular flange 9, allowing the air streams centrifuged and with the dust thus transported to escape from the hole 8.
Une paroi perpendiculaire 10 à la paroi inférieure 7 s'étend vers le haut à partir de ladite paroi inférieure 7 entre les parties inférieures 4c des conduites 4. La paroi perpendiculaire 10 est, avantageusement, commune à deux éléments cyclones 3 voisins. La paroi perpendiculaire 10 peut se présenter sous la forme d'une structure alvéolaire hexagonale monobloc avec la paroi inférieure 7, voir en particulier la figure 3. La paroi inférieure 7 et la paroi perpendiculaire 10 peuvent ainsi former une partie inférieure 11 de la cassette 1. La partie inférieure 11 peut comprendre, en outre, une jupe latérale 15 perpendiculaire la paroi inférieure 7. A wall perpendicular to the bottom wall 7 extends upwards from said lower wall 7 between the lower parts 4c of the pipes 4. The perpendicular wall 10 is advantageously common to two neighboring cyclone elements 3. The perpendicular wall 10 may be in the form of a hexagonal one-piece honeycomb structure with the bottom wall 7, see in particular FIG. 3. The bottom wall 7 and the perpendicular wall 10 may thus form a lower part 11 of the cassette 1 The lower portion 11 may further comprise a side skirt 15 perpendicular to the bottom wall 7.
La cassette 1 comprend, ici, une membrane souple d'étanchéité 12 percée de trous circulaires 13 de diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur des parties inférieures 4c des conduites 4. La membrane d'étanchéité 12 est disposée entre les parties inférieures 4c des conduites 4 et en contact avec, et sur l'extrémité supérieure des parois perpendiculaires 10. The cassette 1 comprises, here, a flexible sealing membrane 12 pierced with circular holes 13 of diameter substantially equal to the outside diameter of the lower portions 4c of the pipes 4. The sealing membrane 12 is disposed between the lower parts 4c of the pipes 4 and in contact with, and on the upper end of the perpendicular walls 10.
Une chambre 14 est ainsi formée entre la paroi inférieure 7, la membrane d'étanchéité 12, les parois perpendiculaires 10 et les surfaces extérieures des conduites 4 des éléments cyclone 3. Les poussières passant dans le passage annulaire entre la partie inférieure 4c de la 2870755 6 conduite 4 et le rebord annulaire 9 sont stockées dans la chambre 14 de l'élément cyclone 3 indépendamment des autres chambres des éléments cyclone voisins. La chambre 14 est séparée des chambres voisines par les parois perpendiculaires 10, pour éviter un échappement des poussières 16. En d'autres termes, chaque élément cyclone 3 est équipé d'une chambre particulière étanche par rapport aux autres chambres à poussières et pourvue d'une seule ouverture en position de fonctionnement de la cassette 1, c'est à dire lorsque les deux parties rigides du filtre sont fixées l'une à l'autre comme illustré sur la figure 1. A chamber 14 is thus formed between the bottom wall 7, the sealing membrane 12, the perpendicular walls 10 and the outer surfaces of the pipes 4 of the cyclone elements 3. The dust passing in the annular passage between the lower part 4c of the 2870755 The duct 4 and the annular flange 9 are stored in the chamber 14 of the cyclone element 3 independently of the other chambers of the neighboring cyclone elements. The chamber 14 is separated from the neighboring chambers by the perpendicular walls 10, in order to prevent an escape of the dust 16. In other words, each cyclone element 3 is equipped with a special chamber which is impervious to the other dust chambers and is provided with a single opening in the operating position of the cassette 1, that is to say when the two rigid parts of the filter are fixed to one another as illustrated in FIG.
Sur la figure 3, la membrane 12 a été omise pour la lisibilité du dessin, et l'élément cyclone 3 a été représenté de façon individuelle. On comprendra que la paroi perpendiculaire 10, dirigée axialement, et présentant une forme hexagonale, comprend six portions planes, chaque portion plane étant commune avec un élément cyclone voisin de forme identique. In FIG. 3, the membrane 12 has been omitted for the readability of the drawing, and the cyclone element 3 has been shown individually. It will be understood that the perpendicular wall 10, axially directed and having a hexagonal shape, comprises six planar portions, each flat portion being common with a neighboring cyclone element of identical shape.
Avantageusement, les deux pièces rigides sont fixées l'une à l'autre par emboîtement, clipsage, ou vissage. Le nettoyage du filtre s'effectue par ouverture de la cassette en séparant les deux parties rigides principales, puis en les secouant ou en les aspirant pour les débarrasser des poussières 16, puis en remontant les deux parties rigides principales. Lors de cette opération, la membrane 12 peut rester solidaire de la partie supérieure de la cassette 1. Advantageously, the two rigid parts are fixed to one another by interlocking, clipping, or screwing. The filter is cleaned by opening the cassette by separating the two main rigid parts, then shaking or sucking to remove dust 16, then up the two main rigid parts. During this operation, the membrane 12 can remain attached to the upper part of the cassette 1.
À titre de variante, on peut prévoir de supprimer la membrane, la paroi perpendiculaire 10 étant alors prolongé par un rebord supérieur formant un passage étroit avec la surface extérieure de la conduite 4. Alternatively, it can be provided to remove the membrane, the perpendicular wall 10 being then extended by an upper flange forming a narrow passage with the outer surface of the pipe 4.
On obtient ainsi une cassette de très faible encombrement axial, de fabrication économique par moulage d'un faible nombre de pièces, de l'ordre de deux ou trois, et de faible masse. A cassette of very small axial size is thus obtained, of economical manufacture by molding a small number of parts, of the order of two or three, and of low mass.
Le filtre cyclone est un élément compact, relativement peu onéreux et de nettoyage facile. En outre, le volume de déchets est réduit dans la mesure où le filtre cyclone présente une durée de vie du même ordre de grandeur que celle du véhicule. Si le véhicule est pourvu d'un filtre fin en aval du filtre cyclone, l'encrassement du filtre fin est considérablement réduit. Son remplacement peut avoir lieu à des intervalles plus éloignés, ce qui est économique et réduit la quantité de déchets à traiter. The cyclone filter is a compact, relatively inexpensive and easy cleaning element. In addition, the volume of waste is reduced to the extent that the cyclone filter has a lifetime of the same order of magnitude as that of the vehicle. If the vehicle is equipped with a fine filter downstream of the cyclone filter, the fouling of the fine filter is considerably reduced. Its replacement can take place at more distant intervals, which is economical and reduces the amount of waste to be treated.
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| CN104340015A (en) * | 2013-07-23 | 2015-02-11 | 埃贝斯佩歇气候控制系统有限责任两合公司 | Inflow element, especially for combustion air flow path in vehicle heater |
| US10259289B2 (en) | 2013-07-23 | 2019-04-16 | Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG | Inflow element, especially for a combustion air flow path in a vehicle heater |
| DE102013214387B4 (en) * | 2013-07-23 | 2020-10-22 | Eberspächer Climate Control Systems GmbH | Inflow element, in particular for a combustion air flow path in the vehicle heater |
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