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Title:
MOVEABLE CYCLONE FILTER DEVICE FOR A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/118149
Kind Code:
A1
Abstract:
A cyclone filter device (1) comprising a plurality of cyclone elements (3) for filtering the air, provided with a fixed part (2) and a part (7) which can move in relation to the fixed part (2) between at least two positions, i.e. one active filtering position wherein the moveable part (7) is close to the fixed part (2) and one inactive position wherein the moveable part (7) is remote from the fixed part (2).

Inventors:
CHEZE FREDERIC (FR)
OLIVIER GERARD (FR)
ROCHE JEAN-FRANCOIS (FR)
RODOLAUSSE JOAN (FR)
TOUATY MURIEL (FR)
Application Number:
PCT/FR2005/050350
Publication Date:
December 15, 2005
Filing Date:
May 23, 2005
Export Citation:
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Assignee:
RENAULT SA (FR)
CHEZE FREDERIC (FR)
OLIVIER GERARD (FR)
ROCHE JEAN-FRANCOIS (FR)
RODOLAUSSE JOAN (FR)
TOUATY MURIEL (FR)
International Classes:
B04C3/04; B04C3/06; B04C5/187; B04C5/28; B04C11/00; B60H3/06; (IPC1-7): B04C5/187; B04C5/28; B04C11/00
Foreign References:
US20030057151A12003-03-27
DE10151620A12003-05-08
DE10012972C12001-03-08
GB1460243A1976-12-31
GB704132A1954-02-17
Attorney, Agent or Firm:
Moreau, Vincent (Service 0267 - TCR GRA 1 55, avenue du Golf GUYANCOURT, FR)
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Description:
DISPOSITIF MOBILE DE FILTRE CYCLONES DE VEHICULE

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de filtre généralement disposés dans un véhicule, notamment en avant du tablier séparant l'habitacle du compartiment moteur. Le filtre est généralement disposé en amont d'un système de climatisation du véhicule. Plus particulièrement, l' invention concerne un dispositif de filtration de particules de plus ou moins forte granulométrie. Le document DE-A- 196 06 800 décrit un cyclone de séparation d' air, de poussières et d' aérosols prévu pour la protection contre les agents nucléaires, biologiques et chimiques avec un rapport air propre/filtration de poussières qui est ajusté par un mouvement axial du tube du cyclone ou d'un tube de séparation placé dans la sortie. Les poussières sont évacuées par une sortie. Toutefois, un tel dispositif est relativement compliqué, encombrant et très onéreux. Le document FR-A-2 697 780 propose un dispositif d'épuration d'air pourvu d'un grand nombre de pièces dont un passage de dérivation pour court-circuiter un filtre en cas d'obstruction. Ce dispositif est également compliqué, encombrant et onéreux. Le document FR-A-2 225 214 décrit un dispositif de fixation par séparateur cyclonique avec déflecteur hélicoïdal. Un problème posé par un tel séparateur est qu' il induit une perte de charge de l' écoulement de l' air quelle que soit les conditions de roulage. Cette perte de charge est acceptable lorsque les conditions de roulage, par exemple sur piste, nécessitent un système de filtration des particules de forte granulométrie. Cette perte de charge est par contre inutile voire préjudiciable lorsqu' il n' y a pas de particule de forte granulométrie à filtrer. La présente invention vise à améliorer les dispositifs de filtre. L' invention propose un dispositif de filtre de véhicule efficace, compact axialement, économique et peu sensible à l' encrassement. Selon un aspect de l' invention, le dispositif de filtre cyclone comprend une pluralité de d'éléments cyclone pour filtrer l'air, une partie fixe et une partie mobile par rapport à la partie fixe entre au moins deux positions, dont une position active de filtrage dans laquelle la partie mobile est proche de la partie fixe, et une position inactive dans laquelle la partie mobile est distante de la partie fixe. On évite ainsi une obstruction due à un colmatage du filtre. On peut rendre le filtre inactif lorsque son fonctionnement n'est pas utile, ce qui permet de diminuer la perte de charge de l'écoulement d'air. On peut alors se passer de conduite de dérivation, d'où un dispositif économique et compact. Dans un mode de réalisation de l'invention, la partie mobile est pivotante par rapport à la partie fixe. La partie mobile peut être articulée sur un axe de la partie fixe. Le dispositif peut comprendre un actionneur d'entraînement de la partie mobile qui est pourvu d'une commande manuelle. Le conducteur peut rendre le filtre actif ou inactif de façon simple. Le dispositif peut comprendre un actionneur d'entraînement de la partie mobile qui est pourvu d'une commande automatique. La commande automatique peut comprendre un capteur de particules. La partie mobile peut comprendre une glissière crantée prévue pour engrener avec un engrenage d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l' invention, la partie mobile comprend un support et, pour chaque élément cyclone, un bord circulaire pourvu d'un trou central, et une paroi de séparation pour former un réservoir annulaire de recueil de poussières. Le support peut comporter un cadre. Selon un mode de réalisation de l' invention, la partie fixe comprend un support et, pour chaque élément cyclone, un moyeu central, des ailettes disposées autour du moyeu. Le support peut comporter un cadre. Selon un mode de réalisation de l' invention, la partie fixe comprend des ailettes mobiles entre une position active et une position inactive. Selon un mode de réalisation de l' invention, la partie fixe comprend une conduite s'étendant en aval des ailettes dans le sens d'écoulement de l'air. Selon un mode de réalisation de l' invention, la partie mobile comprend une conduite s'étendant en aval des ailettes dans le sens d'écoulement de l'air. Selon un mode de réalisation de l' invention, la partie fixe supporte des ailettes mobiles entre une position active et une position inactive, la partie mobile et la partie fixe comprenant des moyens d' actionnement des ailettes pour synchroniser l' actionnement des ailettes de la position active à la position inactive avec l' actionnement de la partie fixe et de la partie mobile. Selon un mode de réalisation de l' invention, les moyens d' actionnement des ailettes comportent au moins un pion de la partie mobile, le pion étant adapté à coopérer avec un organe solidaire d'une aube d' ailette et de la partie fixe. Selon un mode de réalisation de l' invention, l' organe comporte une came solidaire d'un axe portant l' aube, la came étant décalée angulairement par rapport à l' aube, l' organe comportant un ressort adapté à coopérer d'une part avec la came et d' autre part avec la partie fixe. Selon un mode de réalisation de l' invention, la partie fixe est monobloc et la partie mobile est monobloc. Les parties fixe et mobile peuvent être rigides et réalisées en matériau synthétique Le filtre peut être particulièrement économique. La précision de fabrication peut être élevée d'où une finition de bonne qualité. Selon un mode de réalisation de l' invention, la partie fixe comprend un support et, pour chaque élément cyclone, un moyeu central, une entrée d' air délimitée par le support autour du moyeu et des ailettes disposées autour du moyeu, la partie mobile comportant des aubes des ailettes qui sont proches de l' entrée d' air de la partie fixe dans la position active de filtrage en étant orientées vers ladite entrée d' air et qui sont distantes de ladite entrée d' air dans la position inactive en étant orientées selon l' axe d'une conduite de la partie fixe, la conduite s'étendant en aval des ailettes dans le sens d'écoulement de l'air. Le filtre peut fonctionner seul, en l'absence d'autre filtre. Le dispositif est alors bien adapté à des véhicules économiques circulant dans des zones géographiques où les poussières présentent une forte granulométrie, par exemple sur pistes non revêtues, dans la mesure où le filtre cyclone est particulièrement efficace sur les particules de forte granulométrie. Le filtre cyclone peut être associé à un filtre pour poussières fines disposé en aval du filtre cyclone dans le sens de l' écoulement de l' air. Ce dispositif est bien adapté aux zones urbaines quand l' air est chargé de particules de granulométrie très variable. L' invention concerne aussi un véhicule qui comporte un dispositif de filtre cyclone selon l' invention et dans lequel, dans la position active de filtrage, une entrée d' air d'un appareil de climatisation est reliée à une entrée d' air du véhicule par l' intermédiaire de la pluralité d' éléments cyclone, et, dans la position inactive, l' entrée d' air de l' appareil de climatisation est reliée directement à la partie fixe, la partie mobile distante de la partie fixe dégageant le passage de l' air entre la partie fixe et l' entrée d' air. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d' exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une section d'un filtre cyclone selon un premier mode de réalisation de l' invention, en position active, - la figure 2 est une vue du filtre cyclone de la figure 1 , en position inactive, - la figure 3 est une section d'un filtre cyclone selon un deuxième mode de réalisation de l' invention, en position active, - la figure 4 est une vue du filtre cyclone de la figure 3 , en position inactive, - la figure 5 est une vue partielle en perspective d'un élément cyclone du deuxième mode de réalisation en position active, - la figure 6 est une vue partielle en perspective d'un élément cyclone du deuxième mode de réalisation en position inactive, - la figure 7 est une vue partielle de dessus du filtre cyclone de la figure 3. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le filtre cyclone comprend une cassette 1 , de forme parallélépipédique, réalisée en matériau synthétique venu de moulage en une ou plusieurs pièces. La cassette 1 présente une partie supérieure 2 pourvue d'une paroi plane rectangulaire 2a percée d'une pluralité de trous circulaires disposés en quinconce, et d'un rebord latéral 2b perpendiculaire à la paroi rectangulaire 2a et formant un cadre de support. Le nombre de rangées et le nombre de cyclones par rangée peuvent être adaptés à l' application choisie et au degré de filtration choisi. Dans chaque trou circulaire, est disposé un élément cyclone 3 pourvu d'une conduite 4 d' axe perpendiculaire à la partie supérieure 2 et présentant une partie supérieure 4a cylindrique, une partie intermédiaire 4b tronconique convergeant à l' opposé de la paroi supérieure 2 et une partie inférieure 4c sensiblement cylindrique. L' élément cyclone 3 comporte également une pluralité d' ailettes 5 et un moyeu 6 disposés dans la partie supérieure cylindrique 4a de la conduite 4. Le moyeu 6 est une pièce pleine circulaire coaxiale à la conduite 4 et laissant libre une zone de forme annulaire dans laquelle sont disposées les ailettes 5. Les ailettes 5 sont inclinées circonférentiellement pour appliquer à un filet d' air entrant axialement dans la conduite 4 par la partie 2 un mouvement de rotation en plus du mouvement axial, conférant ainsi un mouvement hélicoïdal qui permet une centrifugation des particules et poussières contenues dans l' air et plus lourdes que l' air lui-même. La cassette 1 comprend, en outre, une partie inférieure 7 pourvue d'une paroi rectangulaire 7a et d'un rebord latéral 7b perpendiculaire à la paroi rectangulaire 7a et formant un cadre de support. La paroi rectangulaire 7a est percée des trous 8 en nombre égal au nombre d' éléments cyclone 3 et présentant un diamètre inférieur à celui de la partie inférieure cylindrique 4c de la conduite 4 pour former une sortie d' air purifiée. Le bord de la partie 7 périphérique aux trous 8 est relevé en direction de la conduite 4 pour former des rebords annulaires 9 offrant ainsi un passage annulaire entre la partie inférieure 4c de la conduite 4 et le rebord annulaire 9, permettant aux filets d' air centrifugé et aux poussières ainsi transportées de s' échapper dans une chambre 10 formée entre la paroi 7a de la partie inférieure 7, la paroi 2a de la partie supérieure 2 et les surfaces extérieures des conduites 4 des éléments cyclone 3, voir figure 1. La partie inférieure 7 est articulée sur un axe 11 solidaire de la partie supérieure 2, par exemple par l'intermédiaire d'une jupe. L'axe 11 est disposé à une extrémité de la partie inférieure 7. Une crémaillère 12 comprenant une pluralité de dents 13 fixées sur une pièce 14 en arc de cercle est supportée par la partie inférieure 7. De préférence, la crémaillère 12 est monobloc avec la partie inférieure 7. Une roue dentée 15 engrenant avec la crémaillère 12 est fixée à rotation sur la partie inférieure 7. Un moteur électrique 16 entraîne en rotation la roue dentée 15, permettant le déplacement de la crémaillère 12 et de la partie inférieure 7 entre la position active illustrée sur la figure 1 et la position inactive illustrée sur la figure 2. Les dites positions peuvent être les positions extrêmes de déplacement de la partie inférieure 7 par rapport à la partie supérieure 2. Dans la position inactive illustrée sur la figure 2, la partie inférieure 7 est distante de la partie supérieure 2. Les filets d'air les plus chargés en particules peuvent alors se mélanger en un écoulement turbulent avant de parvenir à la partie inférieure 7. Par ailleurs, l'air après avoir traversé la partie supérieure 2 s'échappe dans l'espace entre la paroi supérieure 2 et la partie inférieure 7 et n'est pas filtré. Plus précisément, le filtre cyclone est monté dans un bâti 17 comprenant une ouverture supérieure 18 dans laquelle est montée la partie supérieure 2, une paroi inférieure 19 sur laquelle la partie inférieure 7 peut reposer dans la position inactive illustrée sur la figure 2, une paroi latérale 20 et une ouverture latérale 21 formée dans la paroi latérale 20. L' ouverture 21 est raccordée à une entré d' air d'un appareil de climatisation. Le bâti 17 peut être fixé sous un capot 22 de véhicule. Le capot 22 peut être pourvu d'une ouverture d'entrée d' air non représentée décalée par rapport au bâti 17, et d'une doublure 23 délimitant une chambre 24 formant une boîte à eau. Le bâti 17 est fixé sous la doublure 23. La doublure 23 est pourvue d'une ouverture correspondant à celle du bâti 17. Un capteur de poussières 25 supporté par la doublure 23 est disposé dans la chambre 24, en partie supérieure afin de ne pas être gêné par de possibles entrées d'eau qui s'écouleront vers le bas. Le capteur de poussières 25 est relié au moteur 16 par un fil 26, dont seule une partie est visible sur les figures, l'autre partie passant derrière la cassette 1. En fonctionnement, l'air passe à travers ladite ouverture non représentée, traverse la chambre 24, puis la partie supérieure 2 du filtre et s'échappe par l'ouverture latérale 21. Si le filtre est actif, l'air traverse la partie inférieure 7 du filtre. Si le filtre est inactif, l'air s'échappe par l'ouverture latérale 21 sans traverser de façon significative la partie inférieure 7 du filtre. En d'autres termes, le filtre cyclone se présente sous la forme d'une cassette parallélépipédique, d' épaisseur nettement inférieure à sa longueur et à sa largeur et pourvue d'un grand nombre d'éléments cyclone disposés en rangées, avantageusement en quinconce. Chaque élément cyclone peut se présenter sous la forme d'une courte conduite cylindrique au travers de laquelle sont disposées des ailettes inclinées pour favoriser un mouvement tourbillonnaire de l' air, les ailettes étant reliées en leur centre à un moyeu. La sortie de la conduite comprend une ouverture centrale destinée à l' air propre et une ouverture annulaire périphérique destinée à recueillir les poussières de l' air centrifugé. Le filtre cyclone peut consister en deux parties, l'une fixe et l'autre pivotante, dont le déplacement relatif permet d'activer ou de désactiver le filtre. On obtient ainsi une cassette de très faible encombrement axial, de fabrication économique par moulage d'un faible nombre de pièces, de l' ordre de deux ou trois, et de faible masse. Le filtre peut être activé ou désactivé en commandant le moteur électrique. Alternativement, la crémaillère peut être à commande manuelle, un bouton rotatif de commande, non représenté, étant disposé dans l'habitacle et entraînant la roue dentée 15. Grâce à l' invention, on bénéficie d'un filtre économique à l' achat, à l'utilisation et à l' entretien. Le filtre est un élément compact, relativement peu onéreux et de nettoyage facile, que le nettoyage soit manuel ou automatique. En outre, le volume de déchets est réduit dans la mesure où le filtre cyclone présente une durée de vie du même ordre de grandeur que celle du véhicule. Si le véhicule est pourvu d'un filtre fin en aval du filtre cyclone, l'encrassement du filtre fin est considérablement réduit. Son remplacement peut avoir lieu à des intervalles plus éloignés, ce qui est économique et réduit la quantité de déchets à traiter. En outre, l'inactivation du filtre cyclone rend la perte de charge des filets d' air le traversant relativement constante, ce qui permet une meilleure efficacité de climatisation et une réduction de la consommation d' énergie. Dans le deuxième mode de réalisation des figures 3 à 6, la partie supérieure 2 comporte deux pièces destinées à êtres mobiles l'une par rapport à l' autre. Dans chaque élément cyclone 3 , la partie supérieure 4a cylindrique de la conduite 4 est solidaire de la paroi 2, des ailettes 5 et du moyeu 6, comme dans le mode de réalisation des figures 1 et 2. Par contre, dans le deuxième mode de réalisation, la partie intermédiaire 4b sensiblement tronconique et la partie inférieure 4c sensiblement cylindrique sont fixes par rapport à la partie inférieure 7, une paroi de séparation 7c étant dans la chambre 10. La paroi de séparation 7c est une paroi sensiblement cylindrique qui est solidaire des rebords annulaires 9. La paroi de séparation 7c est coaxiale au rebord annulaire 9, au trou 8 et au conduit 4 correspondant. Un épaulement 4d ou collerette est en saillie à la périphérie de l'extrémité libre de la partie intermédiaire 4b. Des pions 4e sont aménagés en saillie de l' épaulement 4d, à proximité de sa périphérie. Les pions 4e sont disposés sur l' épaulement 4d de telle manière qu' ils sont situés sur le pourtour de la partie supérieure 4a quand cette dernière est en appui sur l' épaulement, en position active du filtre cyclone. Dans le deuxième mode de réalisation, chaque ailettes 5 est mobile par rapport à la partie supérieure 4a par l'intermédiaire d'un axe 52. Chaque ailette est montée mobile entre une position active et une position inactive. L' axe 52 est monté pivotant dans la partie supérieure 4a et dans le noyau 6. A l' opposé du noyau 6, chaque ailette 5 comporte une came 54 sur l' axe 52. La came 54 d'une ailette est décalée angulairement par rapport à l' aube de chaque ailette 5. Chaque came 54 comporte une palette perpendiculaire à l' axe 52. La palette est adaptée à coopérer avec un pion 4e. Chaque came 54 comporte aussi une tige 56 sensiblement parallèle à l' axe 52, en regard d'un tronçon d' extrémité de l' axe à l' opposé du noyau 6. Un ressort 60 est monté sur le tronçon d' extrémité de chaque axe 54. Le ressort 60 comporte deux branches reliées par une spire. Dans la position active du filtre, chaque palette de came 54 coopère avec pion 4e. Le ressort 60 a sensiblement une forme en U, une branche étant en appui contre une paroi supérieure 2a sensiblement perpendiculaire à la partie 4a. L' autre branche du ressort est en appui contre la tige 56. Chaque came est sensiblement parallèle à la paroi supérieure 2a ou à l' épaulement 4d. Chaque aube d' ailette 5 est transversale par rapport à l' axe de la conduite 4 pour la centrifugation des particules, comme expliqué précédemment. Chaque ailette 5 est en position active de centrifugation. Dans la position inactive du filtre, chaque palette de came 54 est libre par rapport au pion 4e du fait que la partie mobile du filtre est à distance de la partie fixe du filtre. Dans cette position, le ressort 60 a sensiblement une forme en V. Une branche est libre par rapport à la paroi supérieure 2a alors que l' autre branche du ressort 60 est toujours en appui sur tige 56, ce qui a pour effet de faire tourner l' axe 52. Chaque came est sensiblement inclinée à 45° par rapport l' épaulement 4d. Chaque aube d' ailette 5 est sensiblement parallèle à l' axe du noyau pour éviter la centrifugation des particules, ce qui permet d' éviter une perte de charge dans les ailettes, au bénéfice de la facilité de l'écoulement d' air ne contenant pas de grosse particule à filtrer. Chaque ailette 5 est en position inactive de non centrifugation. De plus, le fait que les parois de séparation 7c, les parties intermédiaires 4b du conduit et les parties inférieures 4c du conduit sont fixes, il n' y a pas de risque d' évacuation de la poussière stockée dans les chambres 10. Pour vider les chambres 10 lors de la maintenance il suffit que les parties intermédiaires 4b du conduit et les parties inférieures 4c du conduit soient démontable par rapport à la partie inférieure 7. Par exemple, un cadre des parties intermédiaires 4b du conduit et les parties inférieures 4c du conduit est monté dans le cadre 7b avec possibilité de démontage. La partie mobile et la partie fixe comprennent donc des moyens d' actionnement des ailettes pour synchroniser l' actionnement des ailettes de la position active à la position inactive avec l' actionnement de la partie fixe et de la partie mobile. Dans une variante de réalisation, la pluralité de pions de chaque élément cyclone est remplacée par un anneau qui actionne toutes les cames dudit élément. Dans une variante de la variante précédente, la pluralité d' anneaux est remplacée par une plaque perforée de trous, chaque trou étant en correspondance d'un élément cyclone, la plaque actionnant toutes les cames de tous les éléments cyclone. Dans une autre variante de réalisation non représentée, la pluralité de pions de chaque élément cyclone 3 est remplacée par un exemple par un poussoir par élément cyclone, ledit poussoir actionnant une première came dudit élément, la première came entraînant une deuxième came qui elle-même entraîne une came suivante. Un seul poussoir peut être suffisant pour actionner toutes les cames d'un élément cyclone. Dans une autre variante non représentée, la partie inférieure du filtre est fixe, les ailettes étant mobiles. Dans ce cas, la partie fixe comprend un support et, pour chaque élément cyclone, un moyeu central, une entrée d' air délimitée par le support autour du moyeu et des ailettes disposées autour du moyeu. La partie mobile comporte des aubes des ailettes qui sont proches de l' entrée d' air de la partie fixe dans la position active de filtrage en étant orientées vers ladite entrée d' air et qui sont distantes de ladite entrée d' air dans la position inactive en étant orientées selon l' axe d'une conduite de la partie fixe, la conduite s'étendant en aval des ailettes dans le sens d'écoulement de l'air. Comme dans le mode de réalisation des figures 3 à 5, les ailettes comportent des cames. Ici, pour remplacer l' actionnement des pions par le déplacement de la partie inférieure, les cames sont actionnées par exemple par un anneau motorisé.