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Filtres.
La présente invention concerne des filtres ou épurateurs @ d'air, de gaz ou de vapeurs et, plus particulièrement, des filtres à air destinés spécialement à des moteurs à combustion interne.
Dans les moteurs à combustion interne, l'air aspiré dans le collecteur d'admission est destiné à être mélangé au carburant et doit être aussi propre que'possible et ne peut même pas contenir de traces des particules de matières étrangères habituellement présentes dans l'atmosphère. L'air non filtré;
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détériore le moteur en peu de temps, diminue son rendement et produit des gaz d'échappement qui sont extrêment malpropres.
Les filtres à air qui ont été utilisés jusqu'à présent avec des moteurs à combustion interne sont de deux types principaux, le filtre sec et le filtre à bain d'huile. Pour mieux comprendre l'invention, une brève description du fonctionnement de ces deux types de filtre sera nécessaire.
Les filtres secs sont en général équipés d'une cartouche amovible d'un agent filtrant qui peut être du papier imprégné de résine, du tissu, du tissu non tissé, du feutre, etc.
L'efficacité de ces filtres à sec est extrêmement élevée et aug- mente à mesure que l'accumulation des matières étrangères sur l'agent filtrant augmente la finesse du filtrage. Mais, cette accumulation nuitd'autre part au fonctionnement approprié du filtre en étranglant de plus en plus le débit de l'air, provoquant ainsi une perte de puissance et/ou des émissions de fumées du moteur ce qui rend indispensable un entretien ou un reinplacement fréquent de la cartouche filtrante.
Les filtres à bain d'huile comprennent habituellement une cuve d'huile dans le fond.du boîtier du filtre 'et un treillis métallique filtrant au-dessus de l'huile. Lorsque l'air pénètre dans le filtre, il est aspiré à travers l'huile où se produit une préépuration qui élimine les plus grosses particules de matières étrangères. A mesure que l'air passe de l'huile vers le haut à travers l'élément filtrant, les petites particules étrangères restantes sont captées et retenues par le treillis métallique. En même temps, de l'huile est aspirée de la cuve par le courant d'air montant et est projetée contre l'élément filtrant de manière à laver continuellement l'élément filtrant pour éliminer les particules oui s'y sont déposées lors du passade du courant d'air.
Cette action d'autonettoyage ainsi que la capacité élevée de retenue des matières étrangères prolongent l'efficacité entre des périodes d'entretien. Mais, ce type de .
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filtre a également des inconvénie nts, parmi lesquels la diminution de l'efficacité du filtrage à mesure que la vitesse du moteur diminue, du fait que le débit et la vitesse de circu- lation de l'air diminuent. De plus, aucun signal de l'inefficacité de l'épuration n'est donné. Une épuration inefficace peut se pro- duire quand le niveau d'huile tombe trop bas ou quand l'huile est trop souillée. De plus, un mauvais entretien du filtre peut également le mettre en mauvais état de travail.
Lorsaue les matières étrangères se déposent au fond de la cuve à huile, le niveau d'huile monte progressivement à une allure dépendant des conditions d'encrassement, jusqu'à ce que le niveau atteigne un point où Je l'huile peut être entraînée par l'air. A ce moment, l'air qui sort du filtre contient des matières étrangères et de l'huile qui provoquent des détériorations immédiates du moteur. Un entretien périodique constant est donc d'une importance vitale pour assurer un fonctionnement approprié du filtre à bain d'huile.
Il ressort de ce qui précède que les deux types de filtre ne sont efficaces que lorsqu'on les soigne et les entretient convenablement et on sait d'autre part que l'entretien du filtre est souvent négligé par beaucoup de conducteurs de véhicules. Dans certains cas extrêmes, le chauffeur perfore volontairement la :cartouche ou l'élément filtrant lorsqu'il est colmaté pour rétablir la circulation d'air et ainsi rendre au moteur toute sa puissance, ou bien il enlèye même la cartouche filtrante. Ces deux actions peuvent entraîner des détériorations Immédiates du moteur.
Pour les raisons qui précèdent et pour augmenter la capacité du filtre, en particulier dans des conditions d'encrasse- ment rigoureuses, des dispositifs de préfiltrage ont été proposés, dont les dispositifs centrifuges et les dispositifs cyclones sont les plus connus. Ces dispositifs servent à diminuer l'encrassement des éléments filtrants principaux et sont particulièrement
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efficaces lorsqu'ils sont utilisés avec des filtres secs parce qu'ils augmentent considérablement la longévité des éléments fil- . trants du type sec. Mais, ces dispositifs de préfiltrage présentent à nouveau certains inconvénients. Par exemple, ils sont inutiles lorsque l'élément filtrant principal est colmaté ou.perforé.
Le prix de revient supplémentaire et,les dimensions accrues du filtre, en particulier lorsqu'il s'agit d'un filtre centrifuge ou du dispositif cyclone, constituent encore des inconvénients qui limitent l'utilisation de dispositifs de préfiltrage à quelques applications particulières.,
Des filtres à sec à deux étages ont également été proposés et comprennent deux éléments filtrants séparés, dont seul l'élément extérieur doit être entretenu. Quoique très efficaces et indéréglables dans une certaine mesure lorsqu'ils sont convenablement entretenus, l'utilité de ces filtres dépend à nouveau d'un entretien régulier et de la possibilité de disposer de pièces de rechange.
Pour ces raisons, on a continuellement cherché à mettre au point un filtre efficace qui soit indéréglable, qui ne nécessite pas d'entretiens périodiques fréquents et qui ne soit pas plus encombrant au'un autre filtre classique quelconque.
La présente invention procure un tel filtre en combinant d'une façon unique un filtre à bain d'huile ayant grande capacité de.retenue des matières étrangères et une longévité prolongée, avec un filtre sec ayant une efficacité élevée pour assurer un haut degré de filtrage de l'air à tout moment. D'une manière plus spécifique, la présente invention procure un filtre à bain d'huile et sec combiné, contenu dans le même boîtier et construit de façon que l'air passe d'abord dans le filtre à bain d'huile puis dans l'élément filtrant sec pour éliminer les petites particules qui n'ont pas été retenues par le filtre à bain d'huile.
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L'invention a également pur buts de procurer un filtre à air pour moteurs à combustion interne dans lequel l'air passe d'abord à travers un bain d'huile, puis par un élément en treillis métallique qui est continuellement lavé par de l'huile entraînée dans le courant d'air, puis par un élément filtrant sec pour éliminer les restes de souillures de l'air qui n'ont pas été retenus par le filtre à bain d'huile; un filtre pourvu de chicanes déflectrices dans son passage d'entrée par lesquelles une partie de l'air entrant est dirigé à travers un bain d'huile puis à travers un élément filtrant en treillis métallique, pourvu,de surfaces inclinées pour permettre à l'huile entraînée par l'air de retomber dans le bain d'huile;
un filtre à bain d'huile et sec combiné dans lequel l'air traversart le bain d'huile s'écoule longitudinalement à travers un élément filtrant en treillis métallique ce qui assure qu'il n'y ait pas d'huile entraînée par l'air dans l'élément filtrant sec, l'élément filtrsnt en treillis métallique étant constamment lavé par de l'huile entraînée dans l'air et étant construit de manière à assurer que l'excès d'huile retombe dans le bain d'huile un filtre à bain d'huile et sec combiné dans lequel le filtre à bain d'huile constitue le dispositif de préfiltrage et est placé radialement autour du filtre sec de sorte que tout le dispositif n'est pas plus haut qu'un filtre à bain d'huile ou un filtre sec classiques;
un filtre à bain d'huile et sec combiné qui satisfasse aux exigences d'une haute efficacité,d'une capacité de filtrage ,' élevée et qui présente une longévité prolongée et une perte charge nominale raisonnable.
D'autre buts et particularités de l'invention ressorti- ront de la description détaillée donnée ci-après avec référence .au dessin annexé, dans lequel:
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La Fig. 1 est une vue en élévation, partie en coupe, d'un filtre suivant l'invention, et la Fig. 2 est une coupe d'une partie du filtre suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1.
Un élément de construction principal du filtre représenté est une cuvette extérieure 10 comportant un fond hori- zontal 12 percé d'une grande ouverture centrale 14 formant la sortie d'air. Quand le filtre est monté, le fond 12 de la cuvé
10 peut être fixé à.un élément de construction (non représenté) au moyen de goujons 16 qui partent de la surface inférieure du fond, et l'ouverture 14 est convenablement raccordée à une pipe d'admission d'air (non représentée), tous ces éléments étant classiques et bien connus.
A partir de la surface du fond 12, la paroi de la cuvette 10 monte verticalement sur une courte distance, comme , 1 on le voit en 18, puis s'évase vers l'extérieur en 20 à environ 45 par rapport à la verticale, sur une distance suffi- santé pour donner au filtre le diamètre voulu. En ce point, la paroi latérale de la cuve remonte verticalement, en 22. De place en place, le fond de la cuve 10 présente des renforcements 23 qui prolongent les côtés inclinés 20, à une fin décrite ci-après.
Une cuve intérieure 24, de diamètre et de hauteur 'considérablement moindres que ceux de la cuve extérieure 10, est attachée à l'intérieur du fond 12, concentriquement à ce dernier, et comporte une ouverture centrale 26 conforme à l'ouverture 14. A la partie supérieure de la paroi latérale 28 de la cuve intérieure .
24, une bride horizontale 30 est repliée sur elle-même et prolongée ensuite verticalement vers le haut en 32.
Un manchon 34 est placé autour de la partie supérieure
32 de la cuve intérieure 24 tout près de.celle-ci et est
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supporté sur la bride 30 par une collerette 36. Un joint d'étancheité à l'air 38 est pincé entre la bride 30 et la collerette 36, à une fin décrite ci-après. Le manchon 34 s'étend vers le haut et son extrémité supérieure s'étend vers l'extérieur pour former une partie conique perforée 40 dont le bord extérieur est attaché en 42 à l'intérieur d'un couvercle 44 qui a la forme d'une cuvette inversée.
.Le couvercle 44 porte une plaque 46 qui est attachée en son centre à une vis de serrage 48. L'extrémité extérieure de la vis 48 porte un papillon 52 et son extrémité intérieure est vissée dans l'âme 56 d'un étrier à deux branches 58, dont les brpnches 60 s'étendent vers le bas et vers l'extérieur et sont pourvues de crochets 62 qui prennent en dessous du montage formé par les cuves intérieure et extérieure. La cuve 10 et le couvercle 44 peuvent donc être fermement assemblés et maintenus l'un contre l'autre suivant un axe commun, pour former un ensemble unitaire, au moyen de l'étrier de support 58 et de la vis 48.
La paroi latérale 63 du couvercle 44 s'étend vers le bas sur une courte distance à l'intérieur de la cuve 10 mais elle est suffisamment espacée de la partie supérieure 22 de la paroi de la cuve 10 pour laisser entre les parois contigu@s du couvercle et de la cuve un passage annulaire 64 d'entrée d'air.
Une couronne formant chicane perforée 66 est attachée au bord inférieur 65 du couvercle 44 en étant inclinée vers le bas à un certain angle, et est attachée par son bord intérieur à la collerette radiale 36 du manchon 34. Un premier élément filtrant 68, qui peut être un filtre à treillis à bain d'huile classique est contenu entre la paroi latérale 63 du couvercle, le manchon intérieur 34, et les chicanes supérieure et inférieure perforées 66 et 40, respectivement, qui permettent à l'air de traverser verticalement l'élément filtrant.
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Un déflecteur incliné plein 70 est attaché au même bord inférieur 65 du couvercle 44 et s'étend vers le bas jusqu'à un point 72 proehe du renfoncement 23 qui étrangle le passage d'air 64 en le réduisant à cet endroit à un intervalle étroit.
Le bord inférieur du déflecteur 70 est plié vers l'intérieur, en 74, pour supporter une grille perforée 76, La grille 76 descend verticalement dans la partie inférieure de la cuve extérieure 10, qui en fonctionnement, est remplie d'huile jusqu'à un niveau indiqué en 78 de sorte que la partie inférieure de la grille 76 plonge dans l'huile.
Un second élément filtrant sec 80 est logé entre le couvercle 44 et le fond 12 de la cuve extérieure 10. L'élément filtrant 80 est de préférence en papier plissé imprégné de résine ' ou autre matière filtrante semblable, et est maintenu entre le premier élément filtrant 68 et l'ouverture de sortie d'air 14 dans la cuve 10.
Les plis 82 (Fig. 2) de l'élément filtrant 80 sont fermés et Maintenus assemblés à leurs parties supérieure et ; inférieure par des anneaux d'étanchéité 84 et 86, respectivement, ! qui lorsque la cuve extérieure 10 et le couvercle 44 sont assemblés au moyen de la vis papillon 52, sont serrés en contact étanche avec les surfaces de -la cuve et du couvercle pour empêcher l'air de contourner le filtre.
L'élément filtrant 80 est séparé de l'huile environnante par la cuve intérieure 24, par le joint d'étanchéité 38 et par le prolongement de cuve 32 et le manchon 34 pour empêcher l'huile d'arriver jusqu'à l'élément filtrant lorsque le filtre est secoué pendant que le moteur fonctionne et que le véhicule se déplace.
Il est à remarquer que, par suite de la construction emboîtée des éléments filtrants 68 et 80, les dimensions du filtre.sont beaucoup plus petites que celles d'autres filtres connus utilisant un dispositif de préfiltrage et le filtre a approximativement le même volume et la même capacité qu'un simple ! filtre à bain d'huile classique. Le bain d'huile assure
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l'efficacité et la capacité de filtrage élevées qui sont né- . cessaires pour lui permettre de. fonctionner de façon satisfai- sante comme dispositif de préfiltrage pour l'élément filtrant.
En fonctionnement, de l'air pénètre dans l'élément filtrant par l'entrée d'air circonférentielle en 64 entre la cuve 10 et le couvercle 44 et est dirigé vers l'huile par le déflecteur 70. L'air est ainsi conduit vers le bas jusqu'au niveau de l'huile. Mais la grille métallique perforée 76 per- met à la majeure partie de l'air de contourner l'huile et de passer directement dans le premier élément'filtrant 68 à travers la chicane perforée 66 située derrière le réflecteur 70. Le joint d'étanchéité 38 empêche l'air de contourner le premier élément filtrant.
Le reste de l'air qui est dévié dans l'huile traverse l'huile et entraîne une certaine quantité d'huile avec le cou- rant d'air dans le premier élément filtrant 68, à travers les perforations de la chicane 66. La majeure partie de l'huile en- traînée par le courant d'air est retenue dans les perforations et le courant d'air ininterrompu détache l'huile des'perfora- tions. Comme la chicane 66 s'incline vers le bas vers l'intérieur, l'huile s'écoule vers l'intérieur et revient dans la cuve à huile.
De plus, comme le déflecteur 70 est également incliné vers l'in- térieur, une zone de basse pression est créée autour du dessous de l'élément filtrant dans la zone d'angle,située entre le dé- flecteur 70 et la chicane 66,indiquée en 88 ce qui aide encore l'huile à s'écouler sur la grille métallique perforée 76 pour être réentraînée par le courant d'air ;entrant. Ces particularités sont très importantes parce qu'elles'obligent la majeure partie de l'huile à s'écouler de l'élément 68 avant que l'huile montre trop haut dans l'élément et soit entratnée à travers l'élément fil- trant sec 80.
L'huile entraînée par l'air qui ne s'est pas écoulée sur la chicane 66,est entraînée par l'air sous forme de goutte-
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lettes sur l'élément filtrant 68 et en partie dans ce dernier et lave donc l'élément filtrant 68 sans interruptionet débar- rasse l'air de la majeure partie des*matières étrangères. L'air sort alors de l'élément filtrant 68 à travers la chicane supérieure 40 prévue à la partie supérieure du filtre..
L'air sortant du premier élément filtrant est donc déshuilé et 98 % environ des matières étrangères ont été éliminées.
Le courant d'air passe alors dans l'espaee séparant le premier élément filtrant 68 du second élément filtrant 80 et pénètre dans le second élément filtrant. Si l'air passe uniquement par l'espace étranglé entre les éléments filtrants 68 et 80, une perte de charge excessivement élevée se produit.
Mais, comme la matière de l'élément filtrant 80 est plissée comme le montre la Fig. 2, l'espace délimité par la surface entre les plis 82 forme un passage d'air supplémentaire qui diminue ' notablement la perte de charge. L'écartement des plis détermine alors le volume et la pression du courant d'air qui traverse l'élément filtrant 80 et qui peut être réglé pour satisfaire à différentes exigences.
Après avoir traversé l'élément filtrant 80, l'air qui est maintenant pratiquement propre à 100 % sort du filtre par l'orifice de sortie 14 pour pénétrer dans une pipe d'admission d'air d'un moteur ou d'un engin analogue (non représenté).
Aux intervalles peu fréquents auxquels l'élénent filtrant 80 doit être remplacé, on enlève le couvercle supérieur
44 en desserrant la vis 48. Lorsque le couvercle est ainsi enleva on peut soulever l'élément filtrant verticalement pour le retirer de la cuve inférieure 10 et le remplacer par un nouvel élément filtrant, après quoi on remet le couvercle en place. Il est à remarquer que le.couvercle supérieur entraine avec lui l'élément filtrant extérieur 68, la chicane 70 et la grille perforée 76, découvrant ainsi la chambre à huile qui doit être nettoyée périodiquement et dont l'huile doit être remplacée.
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La présente invention procure donc,un élément filtrant efficace et compact qui ne nécessite que peu d'entretien, à l'exception d'un changement d'huile éventuel, .et le dispositif est construit de façon oue le bain d'huile et l'élément sec puissent être entretenus simultanément.
L'élément filtrant de l'invention, lorsqu'il est entretenu convenablement, ne se colmate jamais. Ainsi, un volume d'air constant, à une pression en substance constante, passe toujours par le filtre.
En déterminant la proportion appropriée entre le bain d'huile et l'élément filtrant du type sec, on obtient une longévité prolongée et une perte de charge raisonnable.
Bien entendu,l'invention n'est pas limitée.aux dé- tails d'exécution décrits et représentés, auxquels des changements et modifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS.
1.) Filtre à air caractérisé en ce qu'il comprend.une ,' cuvette comportant un fond percé d'un orifice de sortie d'air central, un couvercle fixé de -façon détachable à la cuvette, les bords du couvercle et de la cuvette étant espacés l'un de l'autre pour laisser un passage d'entrée d'air, un dispositif formant une chambre d'huile dans la cuvette, des chicanes dans le couvercle pour obliger l'air à passer du passage d'entrée d'air par la chambre d'huile dans le passage de sortie d'air, et, dans la cuvette et le couvercle, un élément filtrant à bain d'huile et un élément filtrant sec disposés en série dans le trajet de l'a.ir entre la chambre d'huile et le passage de sortie d'air.