FR3038239A1

FR3038239A1 - Coalesceur rotatif

Info

Publication number: FR3038239A1
Application number: FR1556346A
Authority: FR
Inventors: Anthony Barreteau; Kevin Maguer; Chirag D Parikh; Lee A Peck; Benjamin L Scheckel; Emmanuel Page; Erwan Guyomard; Gerard Malgorn; Guyader Stephane Le; Gauthier Mestdag; Guy Auffret
Original assignee: Cummins Filtration SARL
Current assignee: Cummins Filtration SARL
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-01-06
Anticipated expiration: 2035-07-03
Also published as: FR3038239B1; US20180185778A1; CN107810038A; CN107810038B; WO2017005467A1; US10596507B2

Abstract

Ensemble à utiliser pour filtrer un fluide, contenant un logement (29) qui comprend une base de logement (50) et une partie supérieure de logement (30) raccordée de façon amovible à la base de logement (50). Un arbre axial (34, 35) s'étend au moins partiellement à travers l'élément de filtre (32, 33) lorsque l'élément de filtre (32, 33) est contenu à l'intérieur du logement (29). Un palier inférieur (44) est disposé entre l'arbre axial (34, 35) et la base de logement (50) et sous l'élément de filtre (32, 33) lorsqu'un élément de filtre (32, 33) est contenu à l'intérieur du logement (29). Le logement (29) est apte à contenir un élément de filtre (32, 33) en son sein et l'élément de filtre (32, 33) s'ajuste sur l'arbre axial (34, 35) de sorte que l'arbre axial (34, 35) est couplé en rotation avec l'élément de filtre (32, 33). L'ensemble de filtre 20, 120) ne comprend pas de palier au-dessus de l'élément de filtre (32, 33).

Description

COALESCEUR ROTATIF

DOMAINE

La présente demande concerne de manière générale des ensembles de filtre ou ensembles de filtrage.

ARRIÈRE-PLAN

Typiquement, dans les ensembles de filtre coalesceur rotatif, un élément de filtre tourne à l’intérieur d’un logement afin de filtrer un fluide. Afin de permettre à l’élément de filtre de tourner, un palier peut être placé au-dessus de l’élément de filtre, pour guider le mouvement et la rotation de l’élément de filtre par rapport au logement. Cependant, le palier peut créer des problèmes à l’intérieur de l’ensemble de filtre. Par exemple, le palier peut ne pas rester suffisamment lubrifié, ce qui peut entraîner une durée de vie plus courte de l’ensemble de filtre. De plus, de la graisse et/ou un joint peuvent être utilisés pour maintenir la lubrification. De telles mesures augmentent également le coût et les matériaux nécessaires pour l’ensemble de filtre, tout en augmentant aussi le niveau de résistance ou de frottement à l’intérieur de l’ensemble de filtre.

De plus, le palier au-dessus de l’élément de filtre peut créer un trajet de dérivation potentiel pour le fluide non filtré et/ou le lubrifiant du palier, entre les côtés propre et sale de l’élément de filtre. Il peut ainsi en résulter une diminution de l’efficacité de l’ensemble de filtre. Afin d’éviter l’apparition d’une telle dérivation, un joint peut également être utilisé à l’intérieur de l’ensemble de filtre. Un tel joint, cependant, peut augmenter le coût, les matériaux nécessaires et la résistance à l’intérieur de l’ensemble de filtre. En outre, le palier au-dessus de l’élément de filtre peut nécessiter un ajustement glissant (par ex. un ajustement avec jeu, en comparaison avec un ajustement serré qui est un ajustement sans jeu (par ex. un ajustement par pression)) afin de permettre l’entretien. L’ajustement glissant peut créer un effet de roulement (par ex. lorsque l'anneau interne du palier tourne par rapport à l’arbre), ce qui peut endommager l’arbre axial du filtre pendant le fonctionnement. RÉSUMÉ L’invention décrite ici concerne un ensemble de filtration à utiliser pour filtrer un fluide, comprenant : un logement comprenant une base de logement et une partie supérieure de logement raccordée de façon amovible à la base de logement, le logement étant dimensionné et configuré pour contenir un élément de filtre en son sein ; un arbre axial s’étendant au moins partiellement à travers l’élément de filtre lorsque l’élément de filtre est contenu à l’intérieur du logement, l’élément de filtre s’ajustant sur l’arbre axial de sorte que l’arbre axial est couplé en rotation avec l’élément de filtre ; et un palier inférieur disposé entre l’arbre axial et la base de logement et sous l’élément de filtre lorsque l’élément de filtre est contenu à l'intérieur du logement, dans lequel l’ensemble de filtre ne comprend pas de palier au-dessus de l’élément de filtre.

Selon une variante envisageable, un ensemble de filtration selon l’invention comprend en outre l’élément de filtre contenu à l’intérieur du logement.

Selon une variante envisageable, l’arbre axial et l’élément de filtre sont mobiles en rotation ensemble indépendamment du logement et par rapport à celui-ci.

Selon une variante envisageable, l’élément de filtre est un élément de filtre de coalesceur.

Selon une variante envisageable, un ensemble de filtration selon l’invention comprend en outre une roue d'entraînement disposée sous l'élément de filtre, la roue d’entraînement étant configurée pour faire tourner l’arbre axial par rapport au logement.

Selon une variante envisageable, un ensemble de filtration selon l’invention comprend en outre un palier supérieur disposé entre l’arbre axial et la base de logement et sous l’élément de filtre, le palier supérieur étant aligné axialement avec le palier inférieur le long de l’arbre axial.

Selon une variante envisageable, le palier supérieur est disposé au-dessus d’une roue d’entraînement et le palier inférieur est disposé sous la roue d’entraînement.

Selon une variante envisageable, un le palier supérieur et le palier inférieur sont disposés entre l’élément de filtre et la roue d’entraînement.

Selon une variante envisageable, la base de logement comprend un capuchon de base pouvant être positionné à l’intérieur d’une ouverture supérieure de la base de logement et au-dessus d’une roue d’entraînement.

Selon une variante envisageable, le palier supérieur peut être positionné à l’intérieur du capuchon de base et dans lequel le capuchon de base comprend un épaulement qui dirige un fluide à filtrer dans l’élément de filtre et un lubrifiant de palier vers le palier supérieur.

Selon une variante envisageable, l’élément de filtre comprend une pluralité de pales (64) s’étendant dans un plan perpendiculaire à un axe longitudinal de l’arbre axial.

Selon une variante envisageable, la pluralité de pales est configurée pour augmenter le pompage du fluide.

Selon une variante envisageable, le palier inférieur est disposé à l’intérieur d’un moyeu central de la base de logement et dans lequel l’arbre axial est mobile en rotation à l’intérieur du moyeu central.

Selon une variante envisageable, la base de logement comprend une pluralité de nervures s’étendant radialement depuis le moyeu central vers une paroi externe de la base de logement.

Selon une variante envisageable, une roue d’entraînement peut être positionnée entre les nervures et alignée avec l’arbre axial, les nervures permettant au lubrifiant de palier de se déplacer vers et depuis la roue d’entraînement.

Selon une variante envisageable, un ensemble de filtration selon l’invention comprend en outre un organe de sollicitation entre la base de logement et/ou l'arbre axial d’une part et le palier inférieur et/ou le palier supérieur d’autre part.

Selon une variante envisageable, un ensemble de filtration selon l’invention comprend en outre un premier joint entre l’élément de filtre et l’un au moins des éléments suivants : la base de logement, un capuchon de base, et/ou une cuvette.

Selon une variante envisageable, un ensemble de filtration selon l’invention comprend en outre une cuvette configurée pour recueillir le fluide filtré provenant de l’élément de filtre.

Selon une variante envisageable, un ensemble de filtration selon l’invention comprend en outre un second joint entre l’élément de filtre et la partie supérieure de logement.

Selon une variante envisageable, un ensemble de filtration selon l’invention comprend en outre un palier supérieur, dans lequel le palier supérieur et le palier inférieur sont ajustés sur l’arbre axial par un cadre axial.

Différents modes de réalisation fournissent un ensemble de filtre à utiliser dans le filtrage d’un fluide, comprenant un logement qui comprend une base de logement et une partie supérieure de logement, raccordée de façon amovible à la base de logement, un arbre axial s’étendant au moins partiellement à travers l’élément de filtre lorsque l’élément de filtre est contenu au sein du logement, et un palier inférieur disposé entre l’arbre axial et la base de logement et sous l’élément de filtre lorsque l'élément de filtre est contenu au sein du logement. Le logement est apte à contenir un élément de filtre en son sein et l’élément de filtre s’ajuste sur l’arbre axial de sorte que l’arbre axial est couplé en rotation avec l’élément de filtre. L’ensemble de filtre ne comprend pas de palier au-dessus de l’élément de filtre.

Ces caractéristiques, ainsi que d’autres caractéristiques (y compris, de manière non limitative, des caractéristiques décrites et/ou visibles sur les dessins), conjointement avec leur organisation et leur mode de fonctionnement, seront apparentes d’après la description détaillée suivante, étudiée en association avec les dessins joints, sur lesquels des éléments identiques sont identifiés par des références numériques identiques sur l’ensemble des différents dessins décrits ci-dessous.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

Les figures IA et IB sont des vues en perspective de dessus et de dessous, respectivement, d’un ensemble de filtre selon un mode de réalisation.

La figure IC est une vue en coupe transversale de l’ensemble de filtre de la figure IA.

La figure 2A est une vue en perspective de dessus d’une base de logement, d’un capuchon de base et d’un arbre axial, qui peuvent être disposés à l'intérieur de l'ensemble de filtre de la figure 1 A.

La figure 2B est une vue en perspective de dessous d’une base de logement qui peut être disposée à l’intérieur de l’ensemble de filtre de la figure IA.

La figure 3 est une vue en perspective de dessous d’un capuchon de base qui peut être disposé à l’intérieur de l’ensemble de filtre de la figure 1 A.

La figure 4 est une vue en coupe transversale d’une partie d’un ensemble de filtre selon un autre mode de réalisation.

La figure 5 est une vue en perspective d’un organe de sollicitation qui peut être disposé à l’intérieur de l’ensemble de filtre de la figure 1 A.

La figure 6A est une vue en perspective de l’élément de filtre et d’un arbre axial qui peut être disposé à l'intérieur de l'ensemble de filtre de la figure 1 A.

La figure 6B est un graphique de mesures I-MR de l’élément de filtre de la figure 6A.

La figure 7 illustre des équations et des illustrations en images respectives qui peuvent être utilisées pour calculer des mesures à l’intérieur de l’ensemble de filtre de la figure 1 A.

La figure 8 est une vue en coupe transversale d’un ensemble de filtre selon un autre mode de réalisation.

La figure 9 est une vue de dessous d’une partie d’une base de logement qui peut être disposée dans un ensemble de filtre selon un autre mode de réalisation.

La figure 10 est une vue en coupe transversale d’un ensemble de filtre selon un autre mode de réalisation.

La figure 11A est une vue en coupe transversale d’un ensemble de filtre selon encore un autre mode de réalisation.

La figure 11B est une vue en perspective d’un cadre axial et d’un arbre axial qui peuvent être disposés dans l’ensemble de filtre de la figure 11 A.

La figure 1 IC est une vue en perspective arrière d’une base de logement qui peut être disposée dans l’ensemble de filtre de la figure 11 A.

Les figures 12A-12B sont des vues en perspective d’un élément de filtre avec des pales selon un autre mode de réalisation.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

En référence aux figures de manière générale, les différents modes de réalisation divulgués ici concernent un ensemble de filtre ou ensemble de filtrage destiné à filtrer un fluide. Plus particulièrement, en éliminant le palier au-dessus de l’élément de filtre et en ajoutant un palier au-dessous de l’élément de filtre, les mécanismes décrits ici peuvent fournir un ensemble de filtre avec une lubrification améliorée à l'intérieur des paliers, pas d'effet de roulement, pas de risque de dérivation entre les côtés propre et sale de l'élément de filtre, une perte de charge moins importante dans l’élément de filtre et un ajustement plus serré et amélioré entre l’arbre axial et le logement. En conséquence, la fiabilité et les performances de l’ensemble de filtre sont améliorées, la fabrication est plus simple et directe. En outre, étant donné que le cumul des tolérances et la dilatation des pièces sont moins critiques à l’intérieur de l’ensemble de filtre, une simple rondelle ondulée peut être utilisée à la place d’un système d’ajustement ou de compensation plus complexe (qui peut comprendre un ressort et un composant coulissant) qui peut être utilisé pour compenser toute variation de dimensions provoquée par les tolérances de fabrication et la dilatation.

En référence aux figures IA à IC, un ensemble de filtre 20 est représenté, avec une admission 22 pour que le fluide non filtré entre dans l’ensemble filtre 20 et une évacuation 24 pour que le fluide filtré s’écoule hors de l’ensemble de filtre 20 (comme illustré par l’écoulement 26 de fluide). Cependant, il est entendu que l’admission 22 et l’évacuation 24 peuvent être inversées. L’ensemble de filtre 20 peut utiliser une variété de techniques de filtrage différentes pour filtrer le fluide. L’ensemble de filtre des figures IA à IC comprend un filtre ou coalesceur rotatif et peut en outre être entraîné par voie hydraulique. L’ensemble de filtre 20 peut être un système de ventilation de carter de moteur. L’ensemble de filtre 20 comprend une enceinte ou un logement 29 qui comprend une partie de dessus ou supérieure de logement 30 et une base de logement 50. La partie supérieure de logement 30 et la base de logement 50 peuvent être raccordées ou fixées de manière amovible l’une à l’autre afin de loger ou de contenir une cartouche ou un élément de filtre ou de filtration 32. L’élément de filtre 32 représenté sur les figures 1A à IC est entouré par le logement 29 et positionné ou disposé à l’intérieur de celui-ci. L’élément de filtre 32 peut contenir un milieu filtrant et des capuchons d’extrémité. Le logement 29 peut en outre contenir une extrémité, un capuchon ou un couvercle de logement supplémentaire 28 qui peut être apte à être fixé à une extrémité de la base de logement 50 afin d’enserrer une extrémité du logement 29 de l’ensemble de filtre 20.

Comme illustré sur la figure 2C, l’élément de filtre 32 peut tourner à l’intérieur du logement 29 pour filtrer le fluide non filtré. Afin d’optimiser l’espace à l’intérieur de l’ensemble de filtre 20, l’élément de filtre 32 peut être en contact direct avec le palier supérieur 42 ou à proximité de celui-ci à l’intérieur de la base de logement 50 (par ex. le dessus de la douille interne du palier supérieur 42) ou peut être complètement supporté par l’arbre axial 34 (avec, par exemple, une rainure ou butée), selon la configuration souhaitée. Un mode de réalisation de l’élément de filtre 32 est illustré sur la figure 6A.

Un arbre axial 34 s’étend au moins partiellement à travers l’élément de filtre 32 et peut être raccordé à l’élément de filtre 32 de sorte que l’arbre axial 34 et l’élément de filtre 32 tournent de manière coïncidente. L’élément de filtre 32 peut s’ajuster sur l’arbre axial 34. L’arbre axial 34 et l’élément de filtre 32 peuvent être couplés en rotation ensemble, de sorte que l’arbre axial 34 et l’élément de filtre 32 sont couplés ou fixés l’un à l’autre et que la rotation de l’arbre axial 34 entraîne une rotation correspondante de l’élément de filtre 32 autour d’un axe de rotation ou d’un axe longitudinal 36 de l’arbre axial 34 à l’intérieur du logement 29 et par rapport à celui-ci. En conséquence, l’arbre axial 34 et l’élément de filtre 32 peuvent tourner l’un avec l’autre. L’arbre axial 34 et l’élément de filtre 32 peuvent tourner ensemble indépendamment du logement 29 et par rapport à celui-ci. L’arbre axial 34 s’étend au-delà d'une extrémité inférieure de l'élément de filtre 32 afin d'être fixé avec faculté de rotation à la base de logement 50.

Bien que l’arbre axial 34 puisse s’étendre au-delà d’une extrémité supérieure de l’élément de filtre 32, il n’est pas nécessaire que l’arbre axial 34 s’étende au-dessus de l’extrémité supérieure de l’élément de filtre 32. Comme illustré sur la figure IC, l’arbre axial 34 est en retrait à l’intérieur de l’extrémité supérieure de l’élément de filtre 32. Selon un autre mode de réalisation et comme illustré sur la figure 8, l’arbre axial 35 s’étend au-delà de l’extrémité supérieure de l’élément de filtre 33, mais n’est pas en contact avec la partie supérieure de logement 30 du logement 29. La partie supérieure de logement 30 peut éventuellement avoir un évidement pour qu’une partie de l’arbre axial 35 s’étende à l’intérieur.

Afin de faire tourner l’arbre axial 34 par rapport au logement 29, une roue d’entraînement 38 peut être utilisée. Comme illustré sur la figure IC, la roue d’entraînement 38 est fixée à une partie de l’arbre axial 34 qui s’étend sous l’élément de filtre 32. La roue d’entraînement 38 peut être en contact direct avec un des palier supérieur 42 et palier inférieur 44 ou avec les deux palier supérieur 42 et palier inférieur 44, ou la roue d’entraînement 38 peut être complètement supportée par l’arbre axial 34 (avec, par exemple, une rainure ou butée) selon la configuration souhaitée.

Afin d’assurer des performances améliorées au sein de l’ensemble de filtre 20, tous les paliers, tels que le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44, à l’intérieur de l’ensemble de filtre 20, sont situés sous l’élément de filtre 32, lorsque l’élément de filtre 32 est installé correctement. En conséquence, en fonctionnement, l’ensemble de filtre 20 ne comprend pas de paliers au-dessus de l’élément de filtre 32. Par exemple, comme illustré sur la figure IC, l’ensemble de filtre 20 comprend une douille ou un palier supérieur(e) 42 et une douille ou un palier inférieur(e) 44, tous deux situés sous l’élément de filtre 32. Le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44 sont fixés sur l’arbre axial 34. Eventuellement, une partie rotative interne du palier supérieur 42 peut être raccordée à une partie inférieure de l’élément de filtre 32. Le positionnement ou la disposition du palier supérieur 42 et du palier inférieur 44 sous l’élément de filtre 32 permet aux paliers 42 et 44 d’avoir suffisamment de lubrifiant de palier et d’être facilement relubrifiés. Cet agencement évite également une dérivation entre les côtés propre et sale de l’élément de filtre 32. De plus, l’arbre axial 34 présente un ajustement plus serré avec la base de logement 50, résultant en un ensemble de filtre 20 plus robuste. Selon un autre mode de réalisation, le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44 peuvent être un unique palier à double rangée.

Le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44 sont alignés le long de l’arbre axial 34 et créent un raccordement entre l’arbre axial 34 et la base de logement 50. Le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44 sont tous les deux positionnés autour d'une partie de l'arbre axial 34 qui s'étend sous l'élément de filtre 32. Selon un mode de réalisation et comme illustré sur la figure IC, le palier supérieur 42 est positionné ou disposé au-dessus de la roue d’entraînement 38 et le palier inférieur 44 est positionné ou disposé au-dessous de la roue d’entraînement 38 (c’est-à-dire que la roue d’entraînement 38 est positionnée sous le palier supérieur 42 et au-dessus du palier inférieur 44), créant ainsi un raccordement stable et sécurisé entre l’arbre axial 34 et la base de logement 50. Selon un autre mode de réalisation et comme illustré dans l'ensemble de filtre 120 de la figure 11 A, le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44 sont tous deux positionnés ou ajustés entre l’élément de filtre 32 et la roue d’entraînement 38 pour une répartition de charge améliorée et une conception compacte. Afin de s’ajuster entre l’élément de filtre 32 et la roue d’entraînement 38, le palier supérieur 42 et, éventuellement, le palier inférieur 44, peuvent être plus haut que le fond de l’élément de filtre 32.

Comme illustré sur la figure IC, la base de logement 50, qui peut être un bloc de palier compact, loge à la fois le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44, garantissant et améliorant ainsi l’alignement, la lubrification et l’ajustement du palier. La base de logement 50 peut réduire le coût de l’ensemble de filtre 20 en permettant aux composants de l’ensemble de filtre 20 d’être facilement ajustés et/ou retirés et en simplifiant le couvercle de logement 28 et le drain ou carter de vidange. De plus, étant donné que la partie supérieure de logement 30 n’a pas besoin d’être centrée (étant donné que la partie supérieure de logement 30 ne comprend pas les paliers 42 ou 44), l’ensemble de filtre 20 est entretenu plus facilement.

Comme illustré sur les figures 2A à 2B, la base de logement 50 est formée de façon spécifique afin de se fixer avec le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44. Par exemple, comme illustré sur la figure 2B, la base de logement 50 comprend un moyeu central 54 entouré et fixé par des nervures 58 qui s'étendent radialement depuis le moyeu central 54 vers une surface interne d'une paroi externe 56 de la base de logement 50. Comme illustré sur la figure IC, l’arbre axial 34 et le palier inférieur 44 sont positionnés ou disposés de façon concentrique à l’intérieur du moyeu central 54, permettant ainsi à l’arbre axial 34 de tourner à l’intérieur du moyeu central 54.

Le moyeu 54 et les nervures 58 permettent au palier inférieur 44 d’être fixé sous la roue d'entraînement 38 (tandis que le palier supérieur 42 est fixé au-dessus de la roue d’entraînement 38). De plus, le moyeu 54 et les nervures 58 alignent le palier inférieur 44 et le palier supérieur 42 en alignant le centre du moyeu 54 avec le centre de l’ouverture supérieure 52 de la base de logement 50 (dans laquelle le palier supérieur 42 est positionné, comme décrit ici plus en détail).

Les nervures 58 sont espacées les unes des autres de sorte que le lubrifiant de palier peut se déplacer entre les nervures 58 (par ex. vers et depuis la roue d’entraînement 38), garantissant ainsi une lubrification appropriée de la roue d’entraînement 38, du palier supérieur 42 et/ou du palier inférieur 44. Le lubrifiant de palier peut contenir divers types d’huiles connus dans l’art. En conséquence, comme illustré sur les figures IB à IC, la roue d’entraînement 38 est positionnée ou disposée entre les nervures 58 et alignée avec l’axe longitudinal 36 de l’arbre axial 34, de sorte que la roue d’entraînement 38 peut tourner au milieu de l’ensemble de nervure 58 et rester correctement lubrifiée.

De plus, les nervures 58 peuvent avoir une variété de formes et configurations différentes, telles que radiale et parallèle à l’axe longitudinal 36 ou inclinées par rapport à l'axe longitudinal 36, afin d'optimiser le mouvement du lubrifiant de palier (entrée ou évacuation) vers et depuis la roue d'entraînement 38 et/ou le palier supérieur 42. Les nervures 58 peuvent s’étendre radialement en lignes droites (comme illustré sur la figure 2B) ou en lignes incurvées (comme illustré sur la figure 9) depuis le moyeu central 54 de la base de logement 50.

Comme illustré sur les figures IC et 2A, la base de logement 50 comprend un capuchon de base 60 positionné ou disposé au moins partiellement à l’intérieur de l’ouverture supérieure 52 de la base de logement 50 et au-dessus de la roue d’entraînement 38. Le capuchon de base 60 peut être fixé à l’ouverture supérieure 52 par le biais d’une variété de méthodes différentes, y compris un ajustement par friction (par ex. un ajustement serré). Le palier supérieur 42 est positionné ou disposé à l’intérieur du capuchon de base 60 et entoure l’arbre axial 34 de sorte que l'arbre axial 34 s'étend à travers le capuchon de base 60 et peut tourner à l'intérieur de celui-ci. Avec l’arbre axial 34 et/ou le palier supérieur 42, le capuchon de base 60 peut fermer l’ouverture supérieure 52 de la base de logement 50.

Comme illustré sur les figures 2A et 3, le capuchon de base 60 comprend des admissions de capuchon de base 68 le long de certaines zones de la périphérie de la partie de dessus du capuchon de base 60 afin de diriger l’écoulement 26 de fluide à travers la base de logement 50, entre l’ouverture supérieure 52 de la base de logement 50 et le capuchon de base 60, puis dans l’élément de filtre 32. Selon un mode de réalisation, les admissions de capuchon de base 68 sont des indentations ou des découpes à l’intérieur du capuchon de base 60.

Comme illustré sur les figures IC et 3, le capuchon de base 60 comprend un épaulement 62 qui s’étend radialement depuis une partie centrale du capuchon de base 60 et au-dessous des admissions de capuchon de base 68. L’épaulement 62 est utilisé pour maintenir une séparation entre le lubrifiant de palier (par ex. de l'huile) et l'écoulement 26 de fluide à filtrer. Par exemple, l’épaulement 62 dirige l’écoulement 26 de fluide non filtré dans l’élément de filtre 32 (par ex. à travers les admissions de capuchon de base 68) tout en dirigeant le lubrifiant de palier vers le palier supérieur 42. L’épaulement 62 empêche également le fluide non filtré de se déplacer dans le palier supérieur 42 ou le lubrifiant de palier à base d’huile de se déplacer dans l’élément de filtre 32. En conséquence, comme illustré sur la figure 4, l’épaulement 62 dispose d’une forme de cône inversé afin de diriger le ιζ fluide et le lubrifiant de palier vers leurs zones respectives à l’intérieur de l’ensemble de filtre 20.

Selon un mode de réalisation tel qu’illustré sur les figures 12A à 12B, un capuchon d’extrémité inférieur de l’élément de filtre 28 présente au moins une pale 64 (ou une pluralité de pales) afin d’augmenter le pompage du débit de fluide depuis le carter de moteur vers l’intérieur creux de l’élément de filtre 32, réduisant ainsi la restriction à l’intérieur de l’ensemble de filtre 20. La pluralité de pales 64 s’étend dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal 36 de l'arbre axial 34. Les pales 64 peuvent être une extension des aubes représentées dans le brevet américain US 8 794 222.

Un joint 66, qui peut être un joint dynamique, peut être inclus pour empêcher une fuite entre les divers composants de l’ensemble de filtre 20 et afin de diriger l’écoulement 26 de fluide. Le joint 66 peut être positionné dans une variété de zones différentes à l’intérieur de l’ensemble de filtre 20, en fonction de la configuration souhaitée. Comme illustré sur la figure IC, le joint radial dynamique 66 est positionné ou disposé entre l’élément de filtre 32 et la base de logement 50. Selon un autre mode de réalisation et comme illustré sur la figure 4, le joint dynamique 66 est positionné entre l’élément de filtre 32 et le capuchon de base 60 lorsque l’élément de filtre 32 est fixé au capuchon de base 60. En conséquence, le capuchon de base 60 peut être formé de manière spécifique afin de réduire le diamètre du joint 66, réduisant ainsi le risque de dérivation. Selon un autre mode de réalisation et comme illustré dans l’élément de filtre de la figure 10, le joint dynamique 66 est positionné entre l’élément de filtre 32 et une cuvette 78. La cuvette 78 peut être utilisée pour recueillir l’huile filtrée.

Comme illustré sur la figure 11 A, l’ensemble de filtre 120 comprend deux joints dynamiques séparés 66. Un joint inférieur 66 (par ex. le premier joint) peut être positionné entre l’élément de filtre 32 et la base de logement 50 afin d’éviter de permettre aux débits de gaz de s’écouler directement depuis le carter de moteur vers le côté propre de l’élément de filtre 32 (par ex. à travers le palier supérieur 42). Un joint supérieur 66 (par ex. le second joint) peut être positionné entre l’élément de filtre 32 et la partie supérieure de logement 30 afin d’éviter de permettre aux débits de gaz de s’écouler directement depuis l’admission du logement 29 vers le côté propre de l’élément de filtre 32.

Selon un autre mode de réalisation, l’ensemble de filtre 20 comprend un organe de sollicitation 72 qui peut être, par exemple, un ressort ondulé (comme illustré dans le mode de réalisation de la figure 5), afin d’optimiser la fréquence propre de l’ensemble de filtre 20 et de compenser la dilatation et les tolérances dimensionnelles de pièces. En fonction des ajustements de palier requis ou souhaités, l’organe de sollicitation 72 peut être positionné ou disposé entre le palier inférieur 44 et la base de logement 50 (aligné axialement avec l'arbre axial 34 et autour de celui-ci), entre le palier inférieur 44 et l’arbre axial 34, entre le palier supérieur 42 et la base de logement 50 et/ou entre le palier supérieur 42 et l’arbre axial 34.

Selon un autre mode de réalisation et comme illustré dans l’ensemble de filtre 120 sur les figures 11A à 11C, le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44 peuvent tous les deux être ajustés sur l’arbre axial 34 par un cadre axial 82 à l’intérieur de la base de logement 50. Le cadre axial 82 peut limiter ou réduire la quantité de matériau requis. Le cadre axial 82 entoure sensiblement les circonférences externes du palier supérieur 42 et du palier inférieur 44 et le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44 entourent l’arbre axial 34. Le cadre axial 82 peut maintenir le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44 en alignement et à la distance de séparation appropriée le long de l’arbre axial. Le cadre axial 82 comprend des ouvertures 84 afin de maintenir une bonne lubrification à l’intérieur de l’ensemble filtre 120.

Les divers composants de l’ensemble de filtre 20 peuvent être constitués d’une variété de différents matériaux. Par exemple, la base de logement 50 et/ou le capuchon de base 60 peuvent être constitués d’aluminium, de plastique ou d’acier. Le couvercle de logement 28 et le carter de vidange peuvent être des pièces en plastique injecté afin de réduire davantage le coût du système.

Afin de filtrer un fluide à travers l’ensemble de filtre 20, l’élément de filtre 32 est mis en rotation par rapport à la partie supérieure de logement 30 et à l'intérieur de celle-ci (laquelle est fixée à la base de logement 50) grâce à la rotation de l’arbre axial 34 par rapport à la partie supérieure de logement 30 et à la base de logement 50. La rotation de la roue d’entraînement 38 peut engendrer la rotation de l’arbre axial 34. Le palier supérieur 42 et le palier inférieur 44, tous deux positionnés ou disposés à l’intérieur de la base de logement 50 et au-dessous de l’élément de filtre 32, permettent à l’arbre axial 34 de tourner par rapport à la base de logement 50. Comme illustré par l’écoulement 26 de fluide, le fluide non filtré entre dans l’ensemble de filtre 20 à travers l’admission 22, s’écoule à travers la base de logement 50 et le capuchon de base 60, puis est dirigé dans et à travers l’élément filtre rotatif 32 pour la filtration. L’épaulement 62 sur le capuchon de base 60 peut aider à diriger le fluide dans l’élément de filtre 32, ainsi qu’à diriger séparément le lubrifiant de palier vers le palier supérieur 42. Le fluide filtré sort alors de l’ensemble filtre 20 à travers l’évacuation 24. Le matériau coalescé provenant du fluide non filtré peut être évacué de l’ensemble de filtre 20 à travers une évacuation séparée, telle qu’un drain, qui peut être situé sur le couvercle de logement 28.

Mesures des divers modes de réalisation de l’ensemble filtre 20 L’ensemble de filtre 20 peut être apte à supporter une charge accrue appliquée sur les paliers supérieur et inférieur 42 et 44 provoquée, par exemple, par un déséquilibre de filtre. Par exemple, selon un calcul de palier d’un mode de réalisation et d'une manière pouvant être démontrée par l'équation 1 (ci-dessous), une durée de vie de palier de 30 000 heures peut être obtenue à 5 000 tr/min avec une force maximale de 245 N appliquée au palier supérieur 42 (ou 115 N sur l’élément de filtre). Cela se traduit en un élément de filtre 32 avec un déséquilibre maximal de 420 g-mm, qui peut être obtenu sur la base de mesures de capacité. Bien que d’autres dimensions à l’intérieur de l’ensemble de filtre 20 soient possibles, le diamètre de l’élément de filtre 32 peut être d’approximativement 100 mm, la hauteur de la partie supérieure de logement 30 peut être d’approximativement 106 mm, le diamètre de l’arbre axial 34 peut être d’approximativement 10 mm et la distance verticale entre les points médians verticaux du palier supérieur 42 et du palier inférieur 44 peut être d’approximativement 47 mm, selon un tel mode de réalisation de l’ensemble de filtre 20. Équation 1

L’élément de filtre 32 avec enrobage peut être mesuré avec un déséquilibre (par ex., quantité de déséquilibre du filtre) d’approximativement 40 g-mm. Le joint 66 peut être utilisé pour diminuer le déséquilibre ou différents éléments de l’ensemble de filtre 20 peuvent être équilibrés avec, par exemple, un coup de scie(par ex. une petite découpe ou incision d’un côté, par exemple, de l’élément filtre 32). Un exemple de tableau des mesures I-MR (en g-mm) d'un élément de filtre 32 qui présente, approximativement, une hauteur de 101,6 mm et un diamètre de 101,6 mm est illustré sur la figure 6B. Le tableau I-MR de la figure 6B illustre des exemples d’observations individuelles (I) et des plages de mouvement (MR) de mesures de déséquilibre de filtre au cours du temps sur lequel UCL et LCL représentent respectivement la valeur supérieure et la valeur inférieure potentielles des valeurs individuelles, % constituant leur moyenne. L’espace entre l’arbre axial 34 et la partie centrale de l’élément de filtre 32 peut être compris entre approximativement 0,05 et 0,15 mm au plan radial. Cet espace peut augmenter le déséquilibre d’approximativement 20 g-mm.

En outre, même si l’arbre 34 peut être en porte-à-faux, toute déformation de l’arbre 34 à l’intérieur de l’ensemble de filtre 20 reste non significative. Par exemple, sur la base des équations illustrées sur la figure 7, la déformation de l’arbre axial 34 peut être d’approximativement 0,015 mm, lorsque le bras de levier est d’approximativement 50 mm, la force radiale est d’approximativement 15 N, E = 2,l 10uPa et le diamètre de l’arbre est d’approximativement 10 mm.

On prévoit que les divers composants, configurations et caractéristiques des différents modes de réalisation de l’ensemble de filtre 20 peuvent être combinés en fonction de l’utilisation et de la configuration souhaitées.

Tels qu’utilisés ici, les termes « approximativement », « environ », « sensiblement » et des termes similaires sont entendus au sens large, conformément à l’utilisation courante et acceptée de l’homme de l’art concerné par le sujet de l’invention. Il est entendu par l’homme de l’art examinant cette description que ces termes doivent permettre une description de certaines caractéristiques décrites sans restreindre leur portée aux plages numériques précises fournies. En conséquence, ces termes doivent être interprétés comme incluant des modifications ou altérations non substantielles ou sans conséquence du sujet décrit dans le cadre de l’invention, et sont considérés être dans la portée de la divulgation.

Les termes « couplé », « raccordé » et analogues, tels qu’utilisés ici, désignent la jonction de deux élément directement ou indirectement l’un à l’autre. Une telle jonction peut être stationnaire (par ex. permanente) ou mobile (par ex. amovible ou détachable). Une telle jonction peut être réalisée avec les deux organes ou les deux organes et tout autre organe intermédiaire supplémentaire formés d’un seul tenant les uns avec les autres ou avec les deux organes ou les deux organes et tout autre organe intermédiaire supplémentaire fixés les uns aux autres.

Les références données ici aux positions d’éléments (par ex. « dessus », « dessous », « au-dessus », « au-dessous », etc.) sont simplement utilisées pour décrire l’orientation de divers éléments sur les figures. Il convient de noter que l’orientation de divers éléments peut différer selon d’autres modes de réalisation donnés à titre d’exemples et que de telles variations sont prévues comme incluses dans la portée de la présente divulgation.

Il est important de noter que la construction et Γagencement des divers exemples de modes de réalisation sont de nature illustrative uniquement. Bien que seuls quelques modes de réalisations aient été décrits en détail ici, l’homme de l’art qui examine cette description appréciera facilement que de nombreuses modifications sont possibles (par ex. des variations de tailles, de dimensions, de structures, de formes et de proportions des divers éléments, de valeurs de paramètres, d’agencements de montage, d’utilisation de matériaux, de couleurs, d’orientations, etc.) sans s’écarter matériellement des nouveaux enseignements et avantages du sujet décrit ici. Par exemple, les éléments illustrés comme formés solidairement peuvent être composés de multiples parties ou éléments, la position des éléments peut être inversée ou modifiée autrement et la nature ou le nombre d’éléments ou de positions distinct(e)s peut être varié ou modifié. L’ordre ou la séquence de toutes les étapes de processus ou de procédé peut être modifié ou réorganisé selon des variantes de modes de réalisation. D’autres substitutions, modifications, changements et omissions peuvent être apportés à la conception, aux conditions de fonctionnement et à l’agencement des différents modes de réalisation donnés à titre d’exemples, sans s’écarter de la portée de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Ensemble de filtration (20, 120) à utiliser pour filtrer un fluide, comprenant : un logement (29) comprenant une base de logement (50) et une partie supérieure de logement (30) raccordée de façon amovible à la base de logement (50), le logement (20, 120) étant dimensionné et configuré pour contenir un élément de filtre (32, 33) en son sein ; un arbre axial (34, 35) s’étendant au moins partiellement à travers l’élément de filtre (32, 33) lorsque l’élément de filtre (32, 33) est contenu à l’intérieur du logement, l’élément de filtre (32, 33) s’ajustant sur l’arbre axial (34, 35) de sorte que l’arbre axial (34, 35) est couplé en rotation avec l’élément de filtre (32, 33) ; et un palier inférieur (44) disposé entre l’arbre axial (34, 35) et la base de logement (50) et sous l’élément de filtre (32, 33) lorsque l’élément de filtre (32 ,33) est contenu à l'intérieur du logement (29), dans lequel l’ensemble de filtre (20, 120) ne comprend pas de palier au-dessus de l’élément de filtre (32, 33).
2. Ensemble de filtration selon la revendication 1, comprenant en outre l’élément de filtre (32, 33) contenu à l’intérieur du logement (29).
3. Ensemble de filtration selon la revendication 2, dans lequel l’arbre axial (34, 35) et l’élément de filtre (32, 33) sont mobiles en rotation ensemble indépendamment du logement (29) et par rapport à celui-ci.
4. Ensemble de filtration selon les revendications 2 ou 3, dans lequel l’élément de filtre (32 ,33) est un élément de filtre de coalesceur.
5. Ensemble de filtration selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, comprenant en outre une roue d'entraînement (38) disposée sous l'élément de filtre (32, 33), la roue d’entraînement (38) étant configurée pour faire tourner l’arbre axial (34, 35) par rapport au logement (29).
6. Ensemble de filtration selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, comprenant en outre un palier supérieur (42) disposé entre l’arbre axial (34, 35) et la base de logement (50) et sous l’élément de filtre (32, 33), le palier supérieur (42) étant aligné axialement avec le palier inférieur (44) le long de l’arbre axial (34, 35).
7. Ensemble de filtration selon les revendications 5 et 6, dans lequel le palier supérieur (42) est disposé au-dessus de la roue d’entraînement (38) et le palier inférieur (44) est disposé sous la roue d’entraînement (38).
8. Ensemble de filtration selon les revendications 5 et 6, dans lequel le palier supérieur (42) et le palier inférieur (44) sont disposés entre l’élément de filtre (32, 33) et la roue d’entraînement (38).
9. Ensemble de filtration selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel la base de logement (50) comprend un capuchon de base (60) pouvant être positionné à l’intérieur d’une ouverture supérieure (52) de la base de logement (50) et au-dessus de la roue d’entraînement (38).
10. Ensemble de filtration selon les revendications 6 et 9, dans lequel le palier supérieur (42) peut être positionné à l’intérieur du capuchon de base (60) et dans lequel le capuchon de base (60) comprend un épaulement (62) qui dirige un fluide à filtrer dans l’élément de filtre (32, 33) et un lubrifiant de palier vers le palier supérieur (42).
11. Ensemble de filtration selon l’une quelconque des revendications 9 à 10, dans lequel l’élément de filtre (32, 33) comprend une pluralité de pales (64) s’étendant dans un plan perpendiculaire à un axe longitudinal (36) de l’arbre axial (34, 35).
12. Ensemble de filtration selon la revendication 11, dans lequel la pluralité de pales (64) est configurée pour augmenter le pompage du fluide.
13. Ensemble de filtration selon l’une quelconque des revendications 2 à 12, dans lequel le palier inférieur (44) est disposé à l’intérieur d’un moyeu central (54) de la base de logement (50) et dans lequel l’arbre axial (34, 35) est mobile en rotation à l’intérieur du moyeu central (54).
14. Ensemble de filtration selon la revendication 13, dans lequel la base de logement comprend une pluralité de nervures (58) s’étendant radialement depuis le moyeu central (54) vers une paroi externe (56) de la base de logement (50).
15. Ensemble de filtration selon la revendication 14, dans lequel une roue d’entraînement (38) peut être positionnée entre les nervures (58) et alignée avec l’arbre axial (34, 35), les nervures (58) permettant au lubrifiant de palier de se déplacer vers et depuis la roue d’entraînement (38).
16. Ensemble de filtration selon la revendication 6 et l’une quelconque des revendications 2 à 15, comprenant en outre un organe de sollicitation (72) entre la base de logement (50) et/ou l'arbre axial (34, 35) d’une part et le palier inférieur (44) et/ou le palier supérieur (42) d’autre part.
17. Ensemble de filtration selon l’une quelconque des revendications 2 à 16, comprenant en outre un premier joint (66) entre l’élément de filtre (32, 33) et l’un au moins des éléments suivants : la base de logement (50), un capuchon de base (60), et/ou une cuvette (78).
18. Ensemble de filtration selon l’une quelconque des revendications 2 à 17, comprenant en outre un second joint (66) entre l’élément de filtre (32, 33) et la partie supérieure de logement (30).
19. Ensemble de filtration selon l’une quelconque des revendications 2 à 18, comprenant en outre une cuvette (78) configurée pour recueillir le fluide filtré provenant de l’élément de filtre (32, 33).
20. Ensemble de filtration selon l’une quelconque des revendications 2 à 19, comprenant en outre un palier supérieur (42), dans lequel le palier supérieur (42) et le palier inférieur (44) sont ajustés sur l’arbre axial (34, 35) par un cadre axial (82).