FR3069452A1 - ROTARY AIR FILTER WITH ABSORBENT WALLS - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif (1) de filtration d'air pour un véhicule automobile, comprenant (i) une boite (2) présentant une entrée d'air (23) et une sortie d'air (24) et (ii) un élément filtrant (4) positionné dans la boite, des moyens de liaison rotatifs permettant à l'élément filtrant (4) de pivoter dans la boite. De plus, l'élément filtrant (4) comprend une paroi filtrante (41) adaptée pour filtrer l'air circulant entre l'entrée d'air (23) et la sortie d'air (24), et comprend au moins une surface d'entrainement en rotation (43) destinée à utiliser l'énergie cinétique d'un flux d'air circulant entre l'entrée d'air (23) et la sortie d'air (24), pour mettre en rotation l'élément filtrant (4) dans la boite (2).The invention relates to an air filtration device (1) for a motor vehicle, comprising (i) a box (2) having an air inlet (23) and an air outlet (24) and (ii) a filter element (4) positioned in the box, rotary connection means allowing the filter element (4) to pivot in the box. In addition, the filter element (4) comprises a filter wall (41) adapted to filter the air flowing between the air inlet (23) and the air outlet (24), and comprises at least one surface rotary drive (43) for utilizing the kinetic energy of a flow of air flowing between the air inlet (23) and the air outlet (24) to rotate the element filtering (4) in the box (2).
Description
La présente invention concerne un dispositif de filtration d'air pour un véhicule automobile.The present invention relates to an air filtration device for a motor vehicle.
Les véhicules automobiles ayant un moteur thermique présentent une ligne d'admission d'air permettant d'alimenter le moteur en air. La ligne d'admission d'air comprend un dispositif de filtration qui permet de filtrer l'air injecté dans le moteur pour le dépoussiérer et ainsi augmenter la qualité de l'explosion dans le moteur tout en en diminuant l'encrassement.Motor vehicles with an internal combustion engine have an air intake line for supplying air to the engine. The air intake line includes a filtration device that filters the air injected into the engine to dust it and thus increase the quality of the explosion in the engine while reducing fouling.
D'une manière générale, les dispositifs de filtration doivent répondre à une double contrainte de maximiser la qualité de l'air filtré tout en diminuant autant que possible les pertes de charges sur la ligne d'admission d'air. Actuellement, ces deux contraintes sont antinomiques pour de nombreux filtres connus, car plus ces filtres sont utilisés, plus ils s'encrassent et plus ils ralentissent le flux d'air, ce qui augmente les pertes de charge.In general, the filtration devices must meet a double constraint of maximizing the quality of the filtered air while reducing as much as possible the pressure losses on the air intake line. Currently, these two constraints are contradictory for many known filters, because the more these filters are used, the more they clog and the more they slow down the air flow, which increases the pressure losses.
En outre, les contraintes actuelles imposent de réduire au maximum l'encombrement des différents composants automobiles pour pouvoir gagner de la place pour ajouter de nouveaux composants. Or, les dispositifs de filtration sont parmi les composants les plus volumineux.In addition, current constraints make it necessary to reduce the overall dimensions of the various automotive components as much as possible in order to be able to save space for adding new components. However, filtration devices are among the most voluminous components.
Dans ce contexte, la présente invention a pour objectif de fournir un dispositif de filtration qui permette d'améliorer la qualité de l'air filtré tout en réduisant les pertes de charge sur la ligne d'admission d'air et tout en présentant un volume réduit.In this context, the present invention aims to provide a filtration device which makes it possible to improve the quality of the filtered air while reducing the pressure losses on the air intake line and while having a volume reduced.
Selon une définition générale, l'invention concerne un dispositif de filtration d'air pour un véhicule automobile, comprenant (i) une boite présentant une entrée d'air et une sortie d'air et (ii) un élément filtrant positionné dans la boite, des moyens de liaison rotatifs permettant à l'élément filtrant de pivoter dans la boite. L'élément filtrant comprend une paroi filtrante adaptée pour filtrer l'air circulant entre l'entrée d'air et la sortie d'air, et comprend au moins une surface d'entrainement en rotation destinée à utiliser l'énergie cinétique d'un flux d'air circulant entre l'entrée d'air et la sortie d'air, pour mettre en rotation l'élément filtrant dans la boite.According to a general definition, the invention relates to an air filtration device for a motor vehicle, comprising (i) a box having an air inlet and an air outlet and (ii) a filter element positioned in the box , rotary connection means allowing the filter element to pivot in the box. The filter element comprises a filter wall adapted to filter the air circulating between the air inlet and the air outlet, and comprises at least one rotational drive surface intended to use the kinetic energy of a air flow circulating between the air inlet and the air outlet, to rotate the filter element in the box.
La rotation de l'élément filtrant permet d'évacuer les poussières captées lors de la filtration de l'air, pour que l'élément filtrant conserve ses qualités de filtration. La rotation de l'élément filtrant permet donc de réduire les pertes de charge sur la ligne d'admission d'air, en évitant que l'élément filtrant ne soit obstrué par des concentrations de poussières localisées sur l'élément filtrant. De plus, les surfaces d'entrainement en rotation sont une disposition particulièrement avantageuse de l'invention car elles permettent d'utiliser la seule énergie cinétique du flux d'air pour mettre en rotation l'élément filtrant. En d'autres termes, les surfaces d'entrainement en rotation permettent de s'affranchir de l'utilisation d'un dispositif de motorisation qui s'avérerait complexe à mettre en œuvre, volumineux, coûteux et énergivore. Ainsi, les surfaces d'entrainement en rotation combinées aux moyens de liaison rotatifs permettent au dispositif selon l'invention d'améliorer la qualité de l'air filtré tout en réduisant les pertes de charges sur la ligne d'admission d'air et tout en présentant un volume réduit.The rotation of the filter element makes it possible to evacuate the dust collected during the air filtration, so that the filter element retains its filtration qualities. The rotation of the filter element therefore makes it possible to reduce the pressure losses on the air intake line, by preventing the filter element from being obstructed by concentrations of dust located on the filter element. In addition, the rotating drive surfaces are a particularly advantageous arrangement of the invention since they allow the only kinetic energy of the air flow to be used to rotate the filter element. In other words, the rotating drive surfaces make it possible to dispense with the use of a motorization device which would prove to be complex to implement, bulky, expensive and energy-consuming. Thus, the rotary drive surfaces combined with the rotary connection means allow the device according to the invention to improve the quality of the filtered air while reducing the pressure drops on the air intake line and all by presenting a reduced volume.
La boite présente au moins une paroi interne recouverte d'une feutrine adaptée pour absorber des poussières projetées par l'élément filtrant en rotation. D'une manière particulièrement avantageuse, la feutrine permet de capter les poussières projetées par l'élément filtrant en rotation, pour les maintenir séparées de l'élément filtrant, pour éviter un éventuel encrassement de l'élément filtrant.The box has at least one internal wall covered with a felt suitable for absorbing dust projected by the filtering element in rotation. In a particularly advantageous manner, the felt makes it possible to collect the dust projected by the filtering element in rotation, to keep them separated from the filtering element, to avoid possible fouling of the filtering element.
La paroi filtrante présente une pluralité de plis. Au moins l'un des plis peut comprendre une surface d'entrainement en rotation reliée à une deuxième surface par une arête.The filter wall has a plurality of folds. At least one of the folds may include a rotating drive surface connected to a second surface by an edge.
La paroi filtrante présente une pluralité de plis reliés entre eux par des arêtes, chaque pli présentant une hauteur définie par une cote transversale de chaque surface d'entrainement en rotation entre deux arêtes correspondantes.The filter wall has a plurality of folds connected together by edges, each fold having a height defined by a transverse dimension of each drive surface in rotation between two corresponding edges.
La paroi filtrante peut présenter des plis de différentes hauteurs.The filtering wall can have folds of different heights.
Cette disposition technique permet aux surfaces de poussée rotative d'offrir une plus importante prise au flux d'air.This technical arrangement allows the rotary thrust surfaces to offer a greater grip on the air flow.
Selon une disposition particulière, la paroi filtrante peut comprendre au moins un groupe de plis de différentes hauteurs dans lequel les plis sont organisés par hauteurs croissantes ou décroissantes.According to a particular arrangement, the filtering wall can comprise at least one group of folds of different heights in which the folds are organized by increasing or decreasing heights.
Selon une autre disposition particulière, la paroi filtrante peut comprendre au moins un groupe de plis de différentes hauteurs dans lequel les plis sont organisés par hauteurs aléatoires.According to another particular arrangement, the filtering wall can comprise at least one group of folds of different heights in which the folds are organized by random heights.
La paroi filtrante définit un cylindre creux présentant deux extrémités sensiblement annulaires.The filter wall defines a hollow cylinder having two substantially annular ends.
Chaque extrémité du cylindre présente un joint annulaire adapté pour assurer une étanchéité dynamique entre chaque extrémité du cylindre et la boite.Each end of the cylinder has an annular seal adapted to ensure a dynamic seal between each end of the cylinder and the box.
L'entrée d'air débouche à l'extérieur du cylindre.The air inlet opens to the outside of the cylinder.
La sortie d'air débouche à l'intérieur du cylindre.The air outlet opens into the cylinder.
Selon un mode de réalisation, les plis peuvent être orientés parallèlement selon un axe longitudinal du cylindre.According to one embodiment, the folds can be oriented parallel along a longitudinal axis of the cylinder.
Selon un autre mode de réalisation, les plis peuvent être hélicoïdaux.According to another embodiment, the folds can be helical.
Selon une disposition particulière, les moyens de liaison rotatifs peuvent comprendre au moins un roulement à billes.According to a particular arrangement, the rotary connection means can comprise at least one ball bearing.
Selon une disposition particulière, les moyens de liaison rotatifs peuvent comprendre au moins un roulement à aiguilles.According to a particular arrangement, the rotary connection means can comprise at least one needle bearing.
Selon une disposition particulière, les moyens de liaison rotatifs peuvent comprendre au moins un palier lisse.According to a particular arrangement, the rotary connection means can comprise at least one plain bearing.
Selon une disposition particulière, l'entrée d'air peut présenter au moins un déflecteur permettant d'orienter le flux d'air dans la boite.According to a particular arrangement, the air inlet can have at least one deflector making it possible to orient the air flow in the box.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée ci-après de deux modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge clearly from the detailed description below of two embodiments of the invention, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which:
La figure 1 est une représentation schématique, en perspective, d'un dispositif selon l'invention ;Figure 1 is a schematic perspective view of a device according to the invention;
La figure 2 est une représentation schématique partielle, en perspective, d'une boite selon l'invention ;Figure 2 is a partial schematic representation, in perspective, of a box according to the invention;
La figure 3 est une représentation schématique en coupe d'une paroi filtrante déroulée ;Figure 3 is a schematic sectional representation of an unwound filter wall;
La figure 4 est une représentation schématique en coupe d'un élément filtrant selon l'invention ;Figure 4 is a schematic sectional representation of a filter element according to the invention;
La figure 5 est une représentation schématique de la rotation d'un cylindre selon l'invention ;Figure 5 is a schematic representation of the rotation of a cylinder according to the invention;
La figure 6 est une représentation schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention présentant une entrée d'air selon un premier mode de réalisation ;Figure 6 is a schematic sectional representation of a device according to the invention having an air inlet according to a first embodiment;
La figure 7 est une représentation schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention présentant une entrée d'air selon un premier mode de réalisation.Figure 7 is a schematic sectional representation of a device according to the invention having an air inlet according to a first embodiment.
En référence à la figure 1, l'invention concerne un dispositif 1 de filtration d'air pour un véhicule automobile.Referring to Figure 1, the invention relates to an air filtration device 1 for a motor vehicle.
Le dispositif 1 comprend une boite 2. Selon le mode de réalisation ici présenté, la boite 2 peut présenter une forme sensiblement parallélépipédique avec six parois 21. La boite 2 peut être réalisée par injection ou moulage d'un matériau plastique. La boite 2 présente une entrée d'air 23 débouchant dans une paroi 21a et une sortie d'air 24 débouchant dans une paroi 21b. Selon le mode de réalisation ici présenté, l'entrée d'air 23 et la sortie d'air 24 débouchent dans deux parois 21a - 21b opposées. Selon un premier mode de réalisation représenté en figure 6, l'entrée d'air 23 débouche dans le plan de la paroi 21a, de telle sorte que le flux d'air entrant peut déboucher librement dans la boite 2. En d'autres termes, selon le premier mode de réalisation, l'entrée d'air 23 ne comprend pas d'élément de guidage du flux d'air entrant dans la boite 2. Selon un deuxième mode de réalisation présenté en figure 7, l'entrée d'air 23 présente des déflecteurs 25 qui permettent d'orienter le flux d'air dans la boite 2.The device 1 comprises a box 2. According to the embodiment shown here, the box 2 can have a substantially parallelepiped shape with six walls 21. The box 2 can be produced by injection or molding of a plastic material. The box 2 has an air inlet 23 opening into a wall 21a and an air outlet 24 opening into a wall 21b. According to the embodiment presented here, the air inlet 23 and the air outlet 24 open into two opposite walls 21a - 21b. According to a first embodiment shown in Figure 6, the air inlet 23 opens in the plane of the wall 21a, so that the incoming air flow can freely lead into the box 2. In other words , according to the first embodiment, the air inlet 23 does not include an element for guiding the air flow entering the box 2. According to a second embodiment presented in FIG. 7, the inlet air 23 has deflectors 25 which make it possible to orient the air flow in the box 2.
Les parois 21 sont recouvertes de plaques de feutrine 26. La fonction des plaques de feutrine 26 sera détaillée ultérieurement. La feutrine 26 utilisée est adaptée pour absorber des poussières. La feutrine 26 peut, par exemple, être réalisée en matériau poreux ou fibreux, ou encore en matériau plastique micro-perforé.The walls 21 are covered with felt plates 26. The function of the felt plates 26 will be detailed later. The felt 26 used is suitable for absorbing dust. The felt 26 can, for example, be made of porous or fibrous material, or else of micro-perforated plastic material.
Un élément filtrant 4 est positionné dans la boite 2.A filter element 4 is positioned in the box 2.
L'élément filtrant 4 comprend une paroi filtrante 41 adaptée pour filtrer l'air circulant entre l'entrée d'air 23 et la sortie d'air 24.The filter element 4 comprises a filter wall 41 adapted to filter the air flowing between the air inlet 23 and the air outlet 24.
La paroi filtrante 41 peut être réalisée en matériau synthétique ou cellulosique adapté pour filtrer de l'air à faibles et hauts débits.The filtering wall 41 can be made of synthetic or cellulosic material suitable for filtering air at low and high flow rates.
La paroi filtrante 41 présente une pluralité de plis 42. Chaque pli 42 comprend une surface d'entrainement en rotation 43 reliée à une deuxième surface 45 par une arête 47. La fonction de la surface d'entrainement en rotation 43 sera détaillée ultérieurement. Les plis 42 sont reliés entre eux par des arêtes 47. Chaque pli 42 présente une hauteur I définie par une cote transversale de chaque surface d'entrainement en rotation 43 entre deux arêtes 47 correspondantes.The filter wall 41 has a plurality of folds 42. Each fold 42 comprises a rotational drive surface 43 connected to a second surface 45 by an edge 47. The function of the rotational drive surface 43 will be detailed later. The folds 42 are interconnected by edges 47. Each fold 42 has a height I defined by a transverse dimension of each rotating drive surface 43 between two corresponding edges 47.
Selon une disposition particulièrement avantageuse, la paroi filtrante 41 présente des plis 42 de hauteurs I différentes.According to a particularly advantageous arrangement, the filtering wall 41 has folds 42 of different heights I.
En référence aux figure 3 et 4, les plis 42 sont organisés par groupes II. Au sein de chaque groupe II, les plis 42 sont positionnés par hauteurs I croissantes ou décroissantes. Selon d'autres modes de réalisation non représentés, les plis 42 peuvent présenter des variations de hauteur aléatoires.With reference to FIGS. 3 and 4, the folds 42 are organized by groups II. Within each group II, the folds 42 are positioned by increasing or decreasing heights I. According to other embodiments not shown, the folds 42 may have random height variations.
La paroi filtrante 41 est enroulée pour former un cylindre creux 49 présentant deux extrémités annulaires 50.The filter wall 41 is wound to form a hollow cylinder 49 having two annular ends 50.
L'enroulement de la paroi filtrante 41 peut, par exemple, être réalisé en collant deux bordures de la paroi filtrante 41 ou en les soudant au moyen d'ultra-sons.The winding of the filter wall 41 can, for example, be carried out by gluing two edges of the filter wall 41 or by welding them by means of ultrasound.
Selon le mode de réalisation ici présenté, les plis 42 sont orientés parallèlement selon un axe longitudinal du cylindre creux 49. Selon un autre mode de réalisation, les plis 42 pourraient, par exemple, être hélicoïdaux par rapport au cylindre creux 49.According to the embodiment presented here, the folds 42 are oriented parallel along a longitudinal axis of the hollow cylinder 49. According to another embodiment, the folds 42 could, for example, be helical with respect to the hollow cylinder 49.
Un joint annulaire (non représenté) est positionné à chaque extrémité annulaire 50. Les joints annulaires sont destinés à assurer une étanchéité dynamique en rotation entre l'intérieur III du cylindre creux 49 et l'extérieur IV du cylindre creux 49. Les joints annulaires peuvent, par exemple, être des joints à lèvres ou des joints quadrilobes.An annular seal (not shown) is positioned at each annular end 50. The annular seals are intended to ensure a dynamic seal in rotation between the interior III of the hollow cylinder 49 and the exterior IV of the hollow cylinder 49. The annular seals can , for example, be lip seals or quadrilobe seals.
L'élément de filtration 4 est positionné dans la boite 2, de telle sorte que l'entrée d'air 23 débouche à l'extérieur IV du cylindre creux 49 et la sortie d'air 24 débouche à l'intérieur III du cylindre creux 49.The filter element 4 is positioned in the box 2, so that the air inlet 23 opens outside IV of the hollow cylinder 49 and the air outlet 24 opens inside III of the hollow cylinder 49.
Des moyens de liaison rotatifs permettent à l'élément de filtration de pivoter à l'intérieur de la boite 2. Les moyens de liaison rotatifs sont positionnés entre les joints annulaires des extrémités annulaires 50 et les parois 21a et 21b de la boite. Les moyens de liaison rotatifs peuvent par exemple être des roulements à billes, ou des roulements à aiguilles, ou des paliers lisses.Rotary connection means allow the filtration element to pivot inside the box 2. The rotary connection means are positioned between the annular seals of the annular ends 50 and the walls 21a and 21b of the box. The rotary connection means can for example be ball bearings, or needle bearings, or plain bearings.
En condition d'utilisation, le flux d'air de la ligne d'admission d'air pénètre par l'entrée d'air 23 et circule dans la boite 2.In condition of use, the air flow from the air intake line enters through the air inlet 23 and circulates in the box 2.
Selon le premier mode de réalisation représenté en figure 6, le flux d'air pénètre librement dans la boite 2, sans être orienté. Selon le deuxième mode de réalisation représenté en figure 7, le flux d'air est orienté par les déflecteurs 25.According to the first embodiment shown in Figure 6, the air flow freely enters the box 2, without being oriented. According to the second embodiment shown in FIG. 7, the air flow is directed by the deflectors 25.
Comme représenté sur la figure 5, le flux d'air exerce une action VI sur les surfaces d'entrainement en rotation 43 de l'élément filtrant 4. L'élément filtrant étant monté rotatif dans la boite 2, cet effort est converti en mouvement de rotation VII de l'élément filtrant 4. D'une manière particulièrement avantageuse, la répartition par groupe II des plis 42 positionnés par hauteurs I croissantes ou décroissantes, permet de maximiser la poussée vélique du flux d'air sur les surfaces d'entrainement en rotation 43, et donc de maximiser la vitesse de rotation de l'élément filtrant 4. En d'autres termes, les surfaces d'entrainement 43 utilisent l'énergie cinétique du flux d'air pour mettre en rotation l'élément filtrant 4.As shown in FIG. 5, the air flow exerts an action VI on the rotating drive surfaces 43 of the filter element 4. The filter element being rotatably mounted in the box 2, this force is converted into movement of rotation VII of the filter element 4. In a particularly advantageous manner, the distribution by group II of the plies 42 positioned by increasing or decreasing heights I, makes it possible to maximize the velocity thrust of the air flow on the drive surfaces in rotation 43, and therefore to maximize the speed of rotation of the filter element 4. In other words, the drive surfaces 43 use the kinetic energy of the air flow to rotate the filter element 4 .
En outre, au contact des surfaces d'entrainement en rotation 43, une partie du flux d'air traverse l'élément filtrant 4 de l'extérieur IV du cylindre creux 49 vers l'intérieur III. En traversant l'élément filtrant 4, l'air est épuré des poussières qui sont retenues par la paroi filtrante 41 et l'intérieur III du cylindre creux 49 comprend de l'air dit « propre » qui est ensuite aspiré au travers de la sortie d'air 24 pour être injecté dans un moteur.In addition, in contact with the rotating drive surfaces 43, part of the air flow passes through the filter element 4 from the outside IV of the hollow cylinder 49 to the inside III. By passing through the filter element 4, the air is purified of the dust which is retained by the filtering wall 41 and the interior III of the hollow cylinder 49 comprises so-called “clean” air which is then sucked through the outlet. air 24 to be injected into an engine.
Avantageusement, le mouvement de rotation VII de l'élément filtrant permet de dépoussiérer l'élément filtrant 4 en projetant les poussières vers les parois 21 de la boite 2 où elles sont captées par les plaques de feutrine 26. Ainsi, la rotation de l'élément filtrant 4 permet de dépoussiérer en continu l'élément filtrant 4 pour lui 5 permettre de conserver une capacité d'aspiration et de filtration optimale sans augmenter les pertes de charge sur la ligne d'admission d'air et d'accroître par voie de conséquence sa durée de vie (ou de diminuer sa fréquence de remplacement).Advantageously, the rotary movement VII of the filter element makes it possible to dust the filter element 4 by projecting the dust towards the walls 21 of the box 2 where they are captured by the felt plates 26. Thus, the rotation of the filter element 4 makes it possible to continuously dust the filter element 4 to allow it to maintain an optimal suction and filtration capacity without increasing the pressure drops on the air intake line and increasing by consequently its lifespan (or to decrease its frequency of replacement).
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution représentées, mais elle embrasse au contraire toutes les formes de réalisation.Of course, the invention is not limited to only the embodiments shown, but on the contrary embraces all the embodiments.
Claims (17)
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Family Applications (1)
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- 2017-07-28 FR FR1757185A patent/FR3069452B1/en active Active
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