EP-4736984-A1 - TWO-STAGE FILTER CARTRIDGE FOR SEPARATING A FLUID, METHOD FOR ASSEMBLING THE CARTRIDGE AND USE OF THE CARTRIDGE

Abstract

Pour simplifier l'assemblage d'une cartouche (1) filtrante qui renferme l'élément filtrant (EF) dans un boîtier (2) serti ayant une face de fixation mécanique et connexion fluidique, tout en intégrant deux moyens de filtration séparés, l'ossature de l'élément résulte de l'interconnexion de deux pièces (11, 12) servant chacune à porter au moins un enroulement de média filtrant (M1, M1', M2), en intégrant dans la première pièce un premier tube (7) ajouré et un flasque fermé (5a) qui vient s'insérer au fond d'une chambre de filtration délimitée par le boîtier (2), tandis que la deuxième pièce inclut un flasque ouvert avec un deuxième tube (8) , central et délimitant un creux central (6) de l'élément (EF) qui communique avec la sortie de la cartouche via l'ouverture du flasque (5b) qui est engagé contre un élément de couvercle (20) formant tout ou partie de la face de fixation et connexion fluidique.

Inventors

• HIRARD, Sylvain

Assignees

• Purflux Filtration

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20251009

Claims (12)

1. Cartouche (1) amovible de filtration à raccord de fixation en rotation pour se monter sur un support suivant un axe de montage rotatif, la cartouche (1) permettant de séparer une partie fluide ou de l'huile d'un flux admis et comportant : - un élément filtrant (EF) ayant un axe central (X) et pourvu d'une ossature (15) incluant un premier flasque (5a) fermé et un deuxième flasque (5b) avec une ouverture centrale qui définissent des extrémités axiales opposées de l'élément filtrant (EF) ; - une première pièce (11) ou élément structurel, appartenant à l'ossature (15), incluant le premier flasque (5a) et un premier tube ajouré (7) qui s'étend longitudinalement depuis le premier flasque (5a), autour de l'axe central jusqu'à une extrémité annulaire (E2) reliée rigidement au deuxième flasque (5b) ; - un boîtier externe (2) délimitant un volume intérieur contenant l'élément filtrant (EF) qui sépare ledit volume intérieur en une zone amont (Z1) et une zone aval (Z2) ; - un élément de couvercle (20), appartenant au boîtier, qui inclut le raccord de fixation et délimite au moins un passage (O) d'entrée communiquant avec la zone amont (Z1) où circule le flux admis et un passage (20s) de sortie d'un flux épuré communiquant avec la zone aval (Z2), le passage de sortie formé dans le raccord de fixation étant traversé par l'axe central (X) ; - un premier étage de filtration (3) et un deuxième étage de filtration (4) qui est radialement espacé du premier étage de filtration (3) pour être plus proche d'un espace intérieur creux (6) de la zone d'aval (Z2) ; caractérisée en ce que l'espace intérieur creux (6) est délimité par un deuxième tube ajouré (8) dit tube central qui est conçu et formé avec le deuxième flasque (5b) dans une deuxième pièce (12) de l'ossature, qui est distincte de la première pièce ou élément structurel, le deuxième flasque (5b) incluant une projection axiale (8c) annulaire saillante à l'opposé du deuxième tube (8), depuis l'ouverture centrale, pour former un conduit axial de sortie ; et en ce que ladite ossature (15) est réalisée en seulement lesdites pièces (11, 12) formées chacune en matériau en plastique, avec le premier tube (7) qui : - permet l'insertion, dans la première pièce (11) ou élément structurel, du tube central (8) via l'extrémité annulaire du premier tube (7) ; - s'étend autour du tube central (8) supportant le deuxième étage de filtration (4) ; et - supporte et permet de disposer le premier étage de filtration (3) le long d'un espace périphérique du volume intérieur qui fait partie de la zone amont (Z1).
2. Cartouche selon la revendication 1, dans laquelle la zone amont (Z1) est une zone de circulation d'un flux gazeux chargé en huile qui constitue le flux admis, la cartouche (1) permettant de séparer l'huile du flux gazeux grâce au premier étage de filtration (3) et au deuxième étage de filtration (4), de préférence en réalisant une coalescence avec récupération de gouttelettes d'huile dont tout ou partie est séparée du flux gazeux dans l'espace intérieur creux (6).
3. Cartouche selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la deuxième pièce (12) présente un bord annulaire (12a) constitué par une extrémité libre du tube central (8), et dans laquelle une partie radiale d'obturation (PR) prévue dans le premier flasque (5a) ferme l'espace intérieur creux (6), du côté d'un fond de la cartouche axialement opposé au conduit axial de sortie, le bord annulaire (12a) étant encliqueté sur le premier flasque (5a) et/ou noyé dans une couche de liaison (L7') avec le premier flasque (5a), pour former une première jonction annulaire entre la première pièce (11) et la deuxième pièce (12) qui est une jonction : - adjacente à la partie radiale d'obturation (PR) ; et - adjacente et radialement plus intérieure qu'une zone annulaire (F2) de fixation axiale, contre le premier flasque (5a), d'un média filtrant (M2) du deuxième étage de filtration (4).
4. Cartouche selon la revendication 1, 2 ou 3, dans laquelle la première pièce (11) et la deuxième pièce (12) définissent entre elles une région intermédiaire (14) où est disposé un média filtrant (M2) porté par la deuxième pièce (12) qui est ledit média filtrant (M2) du deuxième étage de filtration (4), tandis que le premier tube ajouré (7) et le premier flasque (5a) permettent à la première pièce (11) de porter le premier média filtrant (M1) en disposant ce dernier radialement plus à l'extérieur que la région intermédiaire (14).
5. Cartouche selon la revendication 2, seule ou combinée à la revendication 3, dans laquelle la première pièce (11) et la deuxième pièce (12) définissent entre elles une région intermédiaire (14) où est disposé au moins un média filtrant (M2) qui est : - porté par la deuxième pièce (12) ; et - permet à des gouttelettes d'huile de coalescer en rejoignant l'espace intérieur creux (6), sachant que le premier tube (7) est radialement espacé d'une face latérale radialement la plus externe du deuxième étage de filtration (4).
6. Cartouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'ossature (15) est axialement en contact avec l'élément de couvercle (20), par ladite projection axiale (8c) qui forme un élément barrière entre la zone amont (Z1) et le conduit axial de sortie, l'élément de couvercle (20) formant un connecteur de la cartouche (1) pour permettre le montage rotatif amovible.
7. Cartouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première pièce (11) a une forme de coque réalisée en un unique matériau plastique, la première pièce (11) définissant : - un diamètre externe (D) de l'élément filtrant (EF), par un bord annulaire externe du premier flasque (5a) ; et - un volume (V7) interne de la coque, accessible par un débouché axial présentant un diamètre (D7) ; le premier tube (7) ayant une longueur totale, mesurée depuis un plan du premier flasque (5a), égale à une longueur du tube central (8), de sorte que le tube central (8) est entièrement situé à l'intérieur du volume (V7).
8. Cartouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément de couvercle (20) est métallique et relié, via une partie de liaison conductrice (17), au deuxième tube (8) et à l'un au moins des médias du premier étage de filtration (3) et/ou du deuxième étage de filtration (4).
9. Cartouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le tube central (8) appartenant à la deuxième pièce (12) présente une zone d'étranglement, de préférence en présentant un bourrelet annulaire (8b) radialement saillant vers l'intérieur, pour définir une section de passage minimale d'accès à l'espace intérieur creux (6), à l'opposé du deuxième flasque (5b).
10. Procédé d'assemblage d'une cartouche de filtration (1), de préférence pour une filtration huile-gaz, qui présente un boîtier (2) externe logeant un élément filtrant (EF) en incluant un raccord de fixation en rotation pour se monter de manière amovible sur un support suivant un axe de montage rotatif, le procédé comportant les étapes suivantes : - former (50) deux tubes ajourés (7, 8) dans deux pièces distinctes dont une première pièce (11) inclut un premier tube (7) et un premier flasque (5a), fermé, qui obture un accès axial du premier tube en étant disposé perpendiculairement à un axe longitudinal du premier tube (7), et l'autre est une deuxième pièce (12) qui inclut un deuxième flasque (5b) et un deuxième tube dit tube central (8) moins large que le premier tube (7), le deuxième flasque (5b) perpendiculaire au tube central (8) ayant une ouverture centrale pour permettre l'accès axial à un espace intérieur creux (6) délimité par le tube central (8) ; - solidariser (51a) un premier étage de filtration (3), qui présente une ou plusieurs couches enroulée(s) d'au moins un média filtrant (M1, M1'), à la première pièce (11) afin de permettre une première filtration autour du premier tube (7) ; - solidariser (51b) un deuxième étage de filtration (4), qui présente une ou plusieurs couches enroulée(s) d'au moins un média filtrant (M2), à la deuxième pièce (12) afin de permettre une deuxième filtration autour du tube central (8) ; - assembler (52) l'élément filtrant (EF) par interconnexion de la première pièce (11) qui supporte le premier étage de filtration (3) et de la deuxième pièce (12) qui supporte le deuxième étage de filtration (4), en insérant le tube central (8) dans le premier tube (7) qui rejoint le premier flasque (5a) dans un état final d'insertion, de sorte que l'élément filtrant (EF) a une ossature (15) constituée desdites deux pièces (11, 12), avec le deuxième étage de filtration (4) radialement espacé du premier étage de filtration (3) pour être plus éloigné d'un axe central (X) de l'élément filtrant (EF) qui est un axe de symétrie pour chacun des tubes (7, 8) ; - insérer (52) l'élément filtrant (EF) dans un composant creux ou bol du boîtier (2) externe puis enfermer (53) l'élément filtrant dans le boîtier (2) externe, en fixant sur le composant creux un élément de couvercle (20) pourvu du raccord de fixation avec un passage de sortie de flux épuré qui communique avec l'espace intérieur creux (6), ledit élément de couvercle (20) délimitant en outre au moins un passage (O) d'entrée de flux à filtrer.
11. Procédé d'assemblage selon la revendication 10, dans lequel l'interconnexion, réalisée de préférence sans indexation en rotation, s'effectue jusqu'à une fin d'insertion du tube central (8) qui coïncide avec un appui axial du deuxième étage de filtration (4) sur une portion radiale du deuxième flasque (8) servant de support, par un même côté intérieur, d'extrémités axiales annulaires respectives du premier étage de filtration (3) et du deuxième étage de filtration (4), et dans lequel, pour atteindre l'état final inséré de l'élément filtrant (EF), l'élément de couvercle (20) est directement engagé, par un contact axial, contre l'ossature en poussant une projection axiale (8c) de la deuxième pièce (12) qui fait saillie, à l'opposé du tube central (8), depuis la portion radiale du deuxième flasque (5b).
12. Utilisation de la cartouche filtrante (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour filtrer un flux d'air comprimé, dans laquelle la cartouche (1) est vissée, par le raccord de fixation, sur une tête de connexion (S) appartenant à système de lubrification d'un mécanisme, de sorte que : - un raccord mâle (RC) s'insère dans le tube central (8) en réalisant un contact radial contre une face interne du tube central (8) ; - l'au moins un passage (O) d'entrée reçoit de l'air comprimé ressortant d'une zone de lubrification du mécanisme.

Description

Domaine technique L'invention concerne les équipements pour circuit de fluide qui permettent de séparer un liquide ou fluide particulier d'un flux principal tel qu'un flux gazeux (air notamment). Il est proposé une cartouche de filtration d'air avec deux étages pour la séparation d'huile ou fluide transporté dans le flux, un procédé d'assemblage de la cartouche et une utilisation de cette dernière. Arrière-plan technologique Une opération de filtration peut être prévue de façon compacte par utilisation d'une cartouche, avec l'avantage de pouvoir remplacer ce composant. Une épuration, avec plusieurs médias pour améliorer la séparation, est souvent permise par une telle cartouche pour un flux de fluide, typiquement gazeux comme dans le cas de l'air de circuits se chargeant en huile : on retrouve ce type de configuration dans les systèmes de freinage pneumatique ou de fourniture d'air comprimé par exemple. Pour permettre une circulation d'air épuré dans les circuits fournissant un débit d'air dans des zones d'intérêt, par exemple pour permettre une friction lord d'un freinage, il est connu d'utiliser des éléments de séparation pour déshuiler l'air des compresseurs, en particulier des compresseurs à vis lubrifiés et refroidis à l'huile. Dans les compresseurs à vis, il est courant que l'air entre en contact avec l'huile. L'huile est utilisée pour l'étanchéité, le refroidissement et la lubrification de la vis du compresseur. Une séparation est réalisée dans la chambre de filtration d'un boîtier de déshuilage, ce boîtier se montant sur un support qui inclut une canalisation recevant l'huile séparée (pour sa recirculation dans le circuit d'huile). Les filtres ayant ce format de boîtier pour le déshuilage de l'air peuvent constituer une cartouche de filtration à visser (couramment appelée cartouche « spin-on »). Un dispositif de déshuilage peut inclure plusieurs étages de séparation. Le document US 8080080B2 (ou son équivalent EP 1 844 840) décrit ainsi un séparateur muni d'un pré-séparateur, d'un élément annulaire de filtration à effet coalesceur d'huile et d'un post-séparateur, formés comme des modules. La conception et le montage de l'élément filtrant, qui doit être logé dans un boîtier de cartouche, pose des difficultés lorsque plusieurs éléments de filtration doivent être prévus. Des cartouches de filtration qui présentent deux étages de filtration ont été proposées avec une disposition concentrique, par exemple dans les documents US 9 248 393 B2, US 4 878 929 A ou EP 3 930 872 B1. Pour éviter ces problèmes, certains moyens filtrants à niveau élevé de séparation évoluent vers un gain d'efficacité avec l'inconvénient d'une plus grande complexité (avec un prix de revient augmenté) et/ou d'une perte de charge plus élevée. Ceci n'est pas souhaitable, d'autant plus que la cartouche est généralement une partie qui se jette au bout d'un certain temps d'utilisation, grâce à une fixation amovible permettant de réutiliser la tête de connexion. Plus largement, il existe donc un besoin pour des cartouches moins contraignantes pour l'assemblage des parties de séparation, tout en garantissant un haut niveau d'efficacité et une robustesse du montage. Résumé Afin d'améliorer la situation, il est proposé une cartouche amovible de filtration à raccord de fixation en rotation pour se monter sur un support suivant un axe de montage rotatif, la cartouche permettant de séparer une partie fluide ou de l'huile d'un flux admis et comportant : un élément filtrant ayant un axe central et pourvu d'une ossature (structurelle) incluant un premier flasque fermé et un deuxième flasque avec une ouverture centrale qui définissent des extrémités axiales opposées de l'élément filtrant ;une première pièce ou élément structurel, appartenant à l'ossature, incluant le premier flasque et un premier tube ajouré qui s'étend longitudinalement depuis le premier flasque, autour de l'axe central jusqu'à une extrémité annulaire reliée rigidement au deuxième flasque ;un boîtier externe délimitant un volume intérieur contenant l'élément filtrant qui sépare ledit volume intérieur en une zone amont et une zone aval ;un élément de couvercle, appartenant au boîtier, qui inclut le raccord de fixation et délimite au moins un passage d'entrée communiquant avec la zone amont où circule le flux admis et un passage de sortie d'un flux épuré communiquant avec la zone aval, le passage de sortie formé dans le raccord de fixation étant traversé par l'axe central ;un premier étage de filtration et un deuxième étage de filtration qui est radialement espacé du premier étage de filtration pour être plus proche d'un espace intérieur creux de la zone d'aval ; avec la particularité que :l'espace intérieur creux est délimité par un deuxième tube ajouré, dit tube central, qui est conçu et formé avec le deuxième flasque dans une deuxième pièce de l'ossature, qui est distincte de la première pièce ; et l'ossature est réalisée en seulement ces pièces (ce qui peut permettre de réduire l