FR3039424A1 - Milieu filtrant poreux permettant d'empecher un entrainement de liquide - Google Patents

Abstract

Ensemble filtre pour séparer un liquide d'un mélange fluide, qui inclut un logement de filtre avec une surface interne, un élément filtrant conçu pour séparer un liquide d'un mélange fluide et définissant une surface externe, et un milieu filtrant poreux. L'élément filtrant est positionné au sein du logement de filtre de telle sorte que la surface externe de l'élément filtrant fait face à la surface interne du logement de filtre. Le milieu filtrant poreux est fixé à la surface interne du logement de filtre pour faciliter l'évacuation du liquide à travers le logement de filtre et empêcher un entraînement de liquide après que le mélange fluide s'écoule à travers l'élément filtrant.

Description

MILIEU FILTRANT POREUX PERMETTANT D'EMPECHER UN ENTRAINEMENT DE

LIQUIDE

REFERENCE CROISEE A LA DEMANDE ASSOCIEE

La présente demande revendique la priorité sur la demande de brevet U.S. No. 62/198 903, déposée le 30 juillet 2015, dont le contenu est inclus ici à titre de référence dans sa totalité.

DOMAINE

La présente demande concerne de manière générale un ensemble filtre pour la séparation d'un liquide d'un mélange fluide.

ARRIERE-PLAN

Dans certains ensembles filtres, tels que des coalesceurs rotatifs et des systèmes centrifuges utilisés pour la ventilation de carter, les gouttes d'huile coalescées libérées de la partie mobile peuvent être « projetées » hors du milieu du coalesceur et déposées sur les parois du logement de filtre. Du fait des forces de pesanteur élevées, les gouttes d'huile coalescées peuvent également produire des gouttes satellites plus petites du fait de la rupture du film ou de la goutte. Les gouttes satellites ont typiquement un diamètre inférieur aux gouttes d'huile coalescées, et les gouttes satellites peuvent être ré-entraînées dans l'écoulement de gaz filtré en direction de la sortie de gaz.

En outre, sur les parois intérieures du logement de filtre, les gouttes d'huile coalescées et les gouttes satellites peuvent coalescer en grandes gouttes ou rassemblements d'huile qui sont exposés à une contrainte de cisaillement de paroi.

La contrainte de cisaillement de paroi peut provoquer un entraînement d'huile, c'est-à-dire lorsque l'huile s'écoule en aval et contamine le gaz filtré propre. Le gaz contaminé peut endommager le turbocompresseur dans des applications de ventilation fermée de carter, ou peut être libéré dans l'environnement dans des applications de ventilation ouverte de carter.

Ainsi, il est préjudiciable pour des ensembles filtres de présenter un entraînement d'huile.

RESUME

Divers modes de réalisation fournissent un ensemble filtre pour séparer un liquide d'un mélange fluide, qui inclut un logement de filtre avec une surface interne, un élément filtrant susceptible de séparer un liquide d'un mélange fluide et définissant une surface externe, et un milieu filtrant poreux. L'élément filtrant est positionné au sein du logement de filtre de telle sorte que la surface externe de l'élément filtrant fait face à la surface interne du logement de filtre. Le milieu filtrant poreux est fixé à la surface interne du logement de filtre. Le milieu filtrant poreux facilite l'évacuation du liquide à travers le logement de filtre et empêche ou réduit un entraînement de liquide après que le mélange fluide s'écoule à travers l'élément filtrant.

Divers autres modes de réalisation se rapportent à un ensemble logement de filtre. Un logement de filtre inclut une surface interne. Le logement de filtre est dimensionné et conçu pour loger un élément filtrant en son sein d'une manière telle qu'une surface externe de l'élément filtrant fait face à la surface interne du logement de filtre, l'élément filtrant étant conçu pour séparer un liquide d'un mélange fluide. Un milieu filtrant poreux est fixé à la surface interne du logement de filtre. L'élément filtrant poreux est conçu et positionné de façon à retenir des gouttes de liquide expulsées par l'élément filtrant pendant une opération de filtrage.

Ces caractéristiques et d'autres (y compris, mais sans caractère limitatif, les caractéristiques de retenue et/ou les caractéristiques de visualisation), conjointement avec l'organisation et le mode de fonctionnement de celles-ci, deviendront apparentes à la lecture de la description détaillée suivante lorsqu'elle est prise conjointement avec les dessins joints, sur lesquels des éléments semblables ont des numéros semblables sur l'ensemble des multiples dessins décrits ci-dessous.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

La Figure 1 est une vue de haut en coupe d'un ensemble filtre selon un mode de réalisation.

La Figure 2 est une vue latérale en coupe de l'ensemble filtre de la Figure 1.

La Figure 3 est un graphique montrant une amélioration de l'efficacité de fractionnement d'un ensemble filtre incluant le milieu filtrant poreux par comparaison avec un ensemble filtre dépourvu du milieu filtrant poreux.

DESCRIPTION DETAILLEE

En référence aux figures, de manière générale, divers modes de réalisation décrits ici se rapportent à un ensemble filtre comprenant un logement de filtre, un élément filtrant à l'intérieur du logement de filtre, et un milieu filtrant poreux entre le logement de filtre et l'élément filtrant. Le milieu filtrant poreux capture et maintient les gouttelettes liquides expulsées par l'élément filtrant jusqu'à ce que le liquide s'évacue du milieu filtrant poreux. Ceci contribue à empêcher ou à réduire un entraînement de liquide (par exemple, d'huile) à l'intérieur de l'ensemble filtre (par exemple, une migration d'huile) et permet à l'ensemble filtre de se comporter de manière fiable dans les conditions de fonctionnement du moteur pendant des périodes de temps prolongées d'une manière économique. L'ensemble filtre utilise la coalescence, les forces centrifuges, les forces de pesanteur, l'impaction, et la capillarité afin de faciliter l'évacuation de liquide à travers l'ensemble filtre. Le milieu filtrant poreux n'augmente pas la perte de charge, ne réduit pas la durée de vie de l'élément filtrant, n'augmente pas les exigences énergétiques ou ne réduit pas l'efficacité d'élimination des gouttelettes de liquide. L'ensemble filtre avec le milieu filtrant poreux est fiable, solide, et économique pour la séparation d'un liquide d'un mélange fluide et facultativement pour le filtrage du mélange fluide.

En référence aux Figures 1 à 2, on y montre un ensemble filtre 20 qui est conçu pour filtrer un mélange fluide 70 par séparation du mélange fluide 70 en un liquide 74 (par exemple, des gouttelettes liquides, telles qu'une huile) et un gaz 72, selon un mode de réalisation. L'ensemble filtre 20 peut être conçu pour filtrer le mélange fluide 70 par le biais d'une diversité de procédés différents, y compris la coalescence. Selon un mode de réalisation, l'ensemble filtre 20 peut être un séparateur ou système rotatif de ventilation de carter, un système rotatif (par exemple, un coalesceur rotatif, un disque empilé rotatif, ou une aube hélicoïdale), ou un système centrifuge (par exemple, un séparateur centrifuge ou une centrifugeuse rotative). L'ensemble filtre 20 inclut une entrée 22 permettant au mélange fluide 70 d'entrer dans l'ensemble filtre 20 et une sortie de gaz en aval de l'entrée 22, permettant au gaz filtré 72 de quitter l'ensemble filtre 20. La sortie de gaz peut être située sur l'extrémité supérieure du logement de filtre 30. Le liquide 74 peut s'évacuer pour séparer la sortie de liquide ou peut être maintenu dans un récipient ou une certaine zone de l'ensemble filtre 20, qui peut être en direction de l'extrémité inférieure du logement de filtre 30 dans des mises en oeuvre particulières. L'ensemble filtre 20 inclut un logement de filtre 30 et un élément filtrant 40. L'élément filtrant 40 peut utiliser la coalescence et/ou les forces centrifuges pour filtrer ou séparer le mélange fluide 70 en le gaz filtré 72 et le liquide 74.

Logement de filtre

Le logement de filtre 30 est conçu pour loger ou contenir l'élément filtrant 40. Le logement de filtre 30 peut inclure une paroi non poreuse 32 pour empêcher une fuite à partir de l'ensemble filtre 20 et pour fournir une surface d'impaction ou de recueil pour le liquide coalescé ou liquide centrifugé 74 étant projeté de l'élément filtrant 40. La paroi non poreuse 32 inclut une surface intérieure ou interne 34, qui peut correspondre au diamètre interne du logement de filtre 30. Élément filtrant L'élément filtrant 40 (par exemple, un élément de coalesceur, rotatif ou centrifuge) est utilisé pour filtrer le mélange fluide 70 en séparant le liquide 74 du gaz 72. L'élément filtrant 40 peut être un dispositif de filtrage ou de séparation de n'importe quel type (par exemple, un filtre coalescent ou un séparateur centrifuge) et peut facultativement être un dispositif rotatif.

Selon un mode de réalisation, l'élément filtrant 40 peut être un coalesceur rotatif ou stationnaire. Ainsi, l'élément filtrant 40 peut inclure un milieu filtrant primaire 42 (par exemple, milieu coalesceur ou centrifuge) pour filtrer le mélange fluide 70.

Selon un autre mode de réalisation, l'élément filtrant 40 peut être un séparateur, filtre ou système, centrifuge rotatif, tel qu'un élément centrifugeur à empilement de cônes ou à aube hélicoïdale qui filtre ou sépare le mélange fluide 70. Ainsi, l'élément filtrant 40 peut inclure des cônes, des plaques ou des aubes et peut facultativement ne pas inclure le milieu filtrant primaire 42. L'élément filtrant 40 peut avoir un écoulement de l'intérieur vers l'extérieur du mélange fluide 70. L'élément filtrant 40 possède un côté, bord, face, ou surface externe en aval 44. La surface externe 44 peut être le long de l'extérieur de l'élément filtrant 40 (par exemple, le long de l'extérieur du milieu filtrant primaire 42 lorsque l'élément filtrant 40 est un coalesceur, le long de l'extérieur du rotor de séparateur centrifuge lorsque l'élément filtrant 40 est un séparateur centrifuge avec des cônes ou des aubes hélicoïdales, ou le long de l'extérieur de cônes ou aubes hélicoïdales du rotor de séparateur centrifuge lorsque l'élément filtrant 40 est un séparateur centrifuge avec des cônes ou aubes hélicoïdales intégrés dans une enveloppe). L'élément filtrant 40 est positionné en aval de l'entrée 22 et en amont de la sortie de gaz.

La paroi non poreuse 32 du logement de filtre 30 entoure l'élément filtrant 40 lorsque l'élément filtrant 40 est positionné à l'intérieur du logement de filtre 30 et la surface externe 44 de l'élément filtrant 40 fait face à la surface interne 34 du logement de filtre 30. Il peut y avoir un espace, un écartement ou une séparation qui sépare physiquement la paroi non poreuse 32 du logement de filtre 30 et l'élément filtrant 40 afin de permettre au gaz 72 de traverser en direction de la sortie de gaz. Par exemple, il peut y avoir un espace, un écartement ou une séparation entre la surface interne 34 du logement de filtre 30 et la surface externe 44 de l'élément filtrant 40. Ainsi, l'élément filtrant 40 peut tournoyer ou se déplacer à l'intérieur du logement de filtre 30 par rapport à la surface interne 34 du logement de filtre 30 et au milieu filtrant poreux 50.

Milieu filtrant poreux L'ensemble filtre 20 inclut en outre une couche limite ou milieu filtrant poreux 50, indépendant et distinct de n'importe quel milieu filtrant de l'élément filtrant 40, fixé à la surface interne 34 du logement de filtre 30. Le milieu filtrant poreux 50 est conçu pour empêcher, réduire, éliminer ou protéger vis-à-vis d'un entraînement de liquide (par exemple, un entraînement d'huile) à la fois dans des conditions normales et dans des conditions d'angularité (par exemple, lorsque l'ensemble filtre 20 entier est incliné ou en biais) en améliorant l'impaction ou le recueil des gouttes coalescées de liquide 74 projetées ou expulsées de l'élément filtrant 40. En variante ou en outre, les gouttelettes non coalescées de liquide 74 peuvent être projetées ou expulsées de l'élément filtrant 40 et recueillies sur le milieu filtrant poreux 50. Le milieu filtrant poreux 50 facilite également l'évacuation du liquide 74 de la surface interne 34 de la paroi non poreuse 32 du logement de filtre 30 après que le liquide 74 s'écoule à travers l'élément filtrant 40. Le milieu filtrant poreux 50 peut facultativement jouer le rôle de milieu filtrant secondaire après le milieu filtrant primaire 42 ou après le séparateur centrifuge.

Après que les gouttelettes provenant du mélange fluide 70 sont initialement coalescées ou centrifugées par l'élément filtrant 40, le mélange fluide 70 est séparé en gaz filtré 72 et liquide 74. Comme montré sur la Figure 2, le gaz filtré 72 s'écoule à travers l'élément filtrant 40 et vers le haut en direction d'une sortie de gaz. Les gouttes coalescées ou centrifugées de liquide 74 circulent à travers le milieu filtrant primaire 42 de l'élément filtrant 40 et sortent en sens radial ou s'essorent de la surface externe 44 de l'élément filtrant 40 en direction du milieu filtrant poreux 50 situé sur la surface interne 34 de la paroi non poreuse 32 du logement de filtre 30. Les gouttes ou gouttelettes du liquide séparé 74 impactent ou se recueillent autrement sur le milieu filtrant poreux 50. Le milieu filtrant poreux 50 attire, draine par capillarité, capture, absorbe ou piège les gouttes de liquide déposé 74 dans sa structure (par exemple, en direction de la surface interne 34 du logement de filtre 30) et retient ou maintient les gouttelettes liquides jusqu'à ce que le liquide s'évacue du milieu filtrant poreux 50. Le milieu filtrant poreux 50 peut également faciliter la capture et la retenue de n'importe quelles gouttelettes ou gouttes plus petites, telles que les gouttes satellites qui peuvent être produites par les forces de pesanteur élevées découlant de l'action centrifuge. Les gouttes liquides (y compris de quelconques gouttes satellites) peuvent former des gouttes plus grandes ou un rassemblement sur ou dans le milieu filtrant poreux 50 et s'écoulent ou s'évacuent vers le bas (par rapport à la pesanteur) en direction du fond du logement de filtre 30 à l'intérieur du milieu filtrant poreux 50 et le long de la surface interne 34 pour évacuation ou recueil de liquide. Ainsi, le milieu filtrant poreux 50 protège le liquide 74 des contraintes de cisaillement dans l'écartement 52 et de n'importe quelles contraintes de cisaillement qu'il peut y avoir au niveau ou près de la surface interne 34 de la paroi non poreuse 32 du logement de filtre 30. La contrainte de cisaillement peut autrement provoquer un entraînement de liquide (par exemple, pour le liquide 74 à transporter en aval avec le gaz filtré 72 en direction de la sortie de gaz).

Comme montré sur les Figures 1 à 2, le milieu filtrant poreux 50 recouvre la surface interne 34 de la paroi non poreuse 32 du logement de filtre 30 et peut être positionné au sein de la trajectoire d'écoulement du fluide entre l'élément filtrant 40 et la sortie de gaz. Le milieu filtrant poreux 50 peut recouvrir les zones de la surface interne 34 que les gouttes coalescées ou centrifugées de liquide 74 provenant de l'élément filtrant 40 peuvent déposer ou accumuler. Selon un mode de réalisation, le milieu filtrant poreux 50 peut recouvrir la surface interne entière 34 de la paroi non poreuse 32 du logement de filtre 30. Étant donné que le milieu filtrant poreux 50 est positionné dans l'espace entre le logement de filtre 30 et l'élément filtrant 40, le milieu filtrant poreux 50 n'augmente pas l'espace de conditionnement de l'ensemble filtre 20. Il convient de noter, cependant, que le milieu filtrant poreux 50 peut recouvrir uniquement une partie de la surface interne 34 de la paroi non poreuse, et dans de telles mises en oeuvre, les parties particulières de la surface interne 34 de la paroi non poreuse qui sont recouvertes du milieu filtrant poreux 50 peuvent varier en fonction, par exemple, des exigences du système et des situations de cas d'usage attendues pour un système de moteur associé.

Le milieu filtrant poreux 50 peut être fixé temporairement (c'est-à-dire, de façon amovible) ou de manière permanente à la surface interne 34. Selon un mode de réalisation, le milieu filtrant poreux 50 peut être intégré dans la surface interne 34. Selon un autre mode de réalisation, le milieu filtrant poreux 50 peut être fixé à la surface interne 34 avec un adhésif, une liaison thermique ou par ultrasons, ou d'autres mécanismes ou procédés chimiques ou mécaniques. Dans certaines mises en œuvre où la liaison du milieu filtrant poreux 50 à la surface interne 34 n'est pas permanente, le milieu filtrant poreux 50 peut être retiré et remplacé à des intervalles d'entretien réguliers, par exemple, afin d'assurer un haut niveau prolongé de performance.

Le milieu filtrant poreux 50 peut être construit à partir d'un matériau poreux afin de permettre au liquide 74 de s'écouler à travers le milieu filtrant poreux 50. Un matériau poreux est défini comme un matériau qui est perméable aux fluides et a de petits pores (par exemple, des trous) qui permettent à l'air ou à un liquide de traverser. Un pore est défini comme une ouverture minuscule, spécialement une ouverture par laquelle une matière traverse un milieu, tel qu'une membrane ou un matériau non tissé. D'autres milieux poreux, tels que des mousses à alvéoles ouvertes ou un milieu granulaire peuvent également être utilisés. Le milieu filtrant poreux 50 peut comprendre en outre un treillis (par exemple, un recouvrement en treillis), un matériau tissé (par exemple, un milieu filtrant tissé), un matériau non tissé (par exemple, un milieu filtrant soufflé en fusion ou filé-lié), ou un tamis (par exemple, un tamis tissé). Le milieu filtrant poreux 50 peut également comprendre des matériaux fibreux. Par exemple, le milieu filtrant poreux 50 peut être polymère (par exemple, incluant des fibres de polyester, de nylon ou de polyamide), ou les fibres peuvent être soufflées en fusion ou filées-liées. Le milieu filtrant poreux 50 peut avoir une surface irrégulière ou rugueuse afin de créer une couche limite plus épaisse, qui réduit encore la contrainte de cisaillement sur le liquide déposé 74 et permet aux gouttes de liquide de coalescer en gouttes plus grandes ou rassemblements pour faciliter l'évacuation. Dans des modes de réalisation particuliers, le milieu filtrant poreux 50 comprend un milieu filtrant à gonflant élevé, c'est-à-dire, un milieu filtrant qui comprend des nappes cardées, filées en fusion ou soufflées en fusion, la solidité du milieu filtrant (le volume des fibres divisé par le volume total du milieu filtrant) étant relativement basse, comme il sera compris par l'homme du métier.

Optimisation de performance de l'ensemble filtre

Le milieu filtrant poreux 50 peut avoir des propriétés de milieu particulières, telles qu'une certaine taille de pore et une certaine mouillabilité, et une épaisseur particulière afin d'optimiser la performance de l'ensemble filtre 20 (par exemple, pour minimiser l'entraînement de liquide au sein de l'ensemble filtre 20). Par exemple, dans une mise en oeuvre, la taille de pore est supérieure ou égale au diamètre des gouttes coalescées de liquide 74 pour faciliter la pénétration du liquide 74 dans le milieu filtrant poreux 50. Dans une autre mise en œuvre, la taille de pore ne dépasse pas deux fois les dimensions de la goutte coalescée de liquide 74 à mesure que la goutte de liquide 74 quitte l'élément filtrant 40 afin de minimiser les contraintes de cisaillement sur le liquide retenu. Dans certaines mises en œuvre, la taille de pore dépasse 15 pm et, dans des mises en œuvre plus spécifiques, dépasse 30 pm. Cependant, il faut comprendre que dans d'autres modes de réalisation, la taille de pore peut être inférieure ou égale à 30 pm, ou plus spécifiquement inférieure ou égale à 15 pm dans certains modes de réalisation. Dans d'autres modes de réalisation, la taille de pore peut être supérieure ou égale à 1,5 pm. Dans certaines autres mises en œuvre, la taille de pore peut être inférieure ou égale à 100 pm et, plus spécifiquement, peut être inférieure ou égale à 50 pm.

Le milieu filtrant poreux 50 occupe une partie de l'espace entre la surface interne 34 de la paroi non poreuse 32 du logement de filtre 30 et la surface externe 44 de l'élément filtrant 40. Comme montré sur les Figures 1 à 2, un écartement de séparation 52 sépare physiquement la surface externe 44 de l'élément filtrant 40 du milieu filtrant poreux 50. L'épaisseur du milieu filtrant poreux 50 peut affecter la taille de l'écartement de séparation 52, ce qui affecte la performance de l'ensemble filtre 20. Ainsi, l'épaisseur du milieu filtrant poreux 50 doit être dans une certaine plage afin d'optimiser la performance (par exemple, la perte de charge et l'efficacité d'élimination de liquide) de l'ensemble filtre 20. Des plages particulièrement bénéfiques d'épaisseur du milieu filtrant poreux 50 (et, pour cette raison, la taille de l'écartement de séparation 52) dépendent du diamètre extérieur de l'élément filtrant 40 et du diamètre interne du logement de filtre 30. Spécifiquement, un milieu filtrant poreux qui est trop épais peut réduire l'épaisseur de l'écartement de séparation 52, ce qui augmente la résistance sur l'élément filtrant 40, augmentant ainsi les coûts énergétiques et exigeant un mécanisme d'entraînement plus fort. Afin d'obtenir la performance souhaitée du filtre (par exemple, les mêmes résistance et vitesse de rotation qu'un milieu filtrant poreux plus mince), un milieu filtrant poreux plus épais exigerait que le diamètre interne du logement de filtre 30 soit augmenté et/ou que le diamètre extérieur de l'élément filtrant 40 soit diminué, l'un et l'autre étant des compromis de conception indésirables. Inversement, un milieu filtrant poreux qui est trop mince peut ne pas être suffisamment épais pour empêcher un entraînement de liquide.

Dans des modes de réalisation particuliers, l'épaisseur minimale du milieu filtrant poreux 50 vaut au moins l'épaisseur de la taille attendue d'une goutte coalescée de liquide 74. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur du milieu filtrant poreux 50 est comprise entre approximativement 0,015 mm (c'est-à-dire 15 pm) et 3 mm. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur du milieu filtrant poreux 50 est supérieure ou égale à 0,05 millimètre. Selon un autre mode de réalisation, l'épaisseur du milieu filtrant poreux 50 est inférieure ou égale à 1 millimètre. Selon encore un autre mode de réalisation, l'épaisseur du milieu filtrant poreux 50 est comprise entre approximativement 0,05 mm et 1 mm inclus.

La pression capillaire du liquide au sein du milieu filtrant poreux 50 doit également être dans une certaine plage afin d'optimiser la performance de l'ensemble filtre 20. La pression capillaire est approximativement déterminée par l'équation suivante :

(1) où p est la masse volumique du liquide 74 (par exemple, de l'huile), h est la hauteur verticale de la colonne de liquide supportée par le milieu filtrant poreux 50, y est la tension superficielle du liquide 74, û est l'angle de contact (par exemple, la mesure quantitative de mouillabilité) du liquide 74 sur le milieu filtrant poreux 50, g est l'accélération due à la pesanteur, et d est le diamètre des pores au sein du milieu filtrant poreux 50. Les mesures de tous les paramètres peuvent être exprimées dans le système d'unités centimètre-gramme-seconde (cgs). L'angle de contact û peut être le terme ô (voir, par exemple, Figure 4) décrit dans la publication de demande de brevet U.S. No. 2010/0050871, dont la description entière est incluse ici à titre de référence. Il convient de noter que, alors que des matériaux de base tels que des polyamides, polyesters ou autres matériaux polymères, ont un angle de contact & intrinsèque dans un ensemble donné de conditions de mesure, l'ordre de grandeur de l'angle de contact d pour le matériau peut être régulé par l'utilisation de revêtements, de traitements de surface ou d'autres mécanismes ou procédés de façon à obtenir l'angle de contact ô souhaité, tels que ceux décrits dans la publication de demande de brevet U.S. No. 2010/0050871.

On peut choisir les milieux filtrants poreux 50 qui possèdent des propriétés de mouillage particulières afin d'obtenir la performance souhaitée. Des milieux filtrants poreux 50 avec des propriétés de mouillage intermédiaires (par exemple, un milieu filtrant poreux 50 avec des pores qui font 15 micromètres ou plus) peuvent être préférables, bien qu'il faille comprendre qu'une plage plus large puisse être utilisée. Par exemple, le milieu filtrant poreux 50 peut être au moins partiellement mouillant et/ou non fortement oléophobe afin de permettre au liquide 74 (par exemple, de l'huile) de pénétrer et d'être absorbé ou drainé par capillarité dans le milieu filtrant poreux 50. Ainsi, l'angle de contact & peut être inférieur à approximativement 145° et, plus préférablement, inférieur à approximativement 120°.

En outre, le milieu filtrant poreux 50 peut être au moins partiellement non mouillant et/ou non fortement oléophile afin de permettre au liquide 74 (par exemple, l'huile) de s'évacuer du milieu filtrant poreux 50. Ainsi, l'angle de contact â peut être supérieur à approximativement 35° et, plus préférablement, supérieur à approximativement 60°.

La pression capillaire doit également être suffisante pour empêcher le liquide 74 de se rassembler sur la surface externe du milieu filtrant poreux 50 où le liquide 74 peut être exposé à une contrainte de cisaillement et où un entraînement de liquide peut se produire. Selon un mode de réalisation et sur la base de l'équation (1), le milieu filtrant poreux 50 peut avoir un angle de contact ô inférieur ou égal à approximativement 90° afin de drainer par capillarité le liquide 74 dans le milieu filtrant poreux 50, plutôt que de repousser le liquide 74 (par exemple, afin d'éviter d'être oléophobe, dans les modes de réalisation où le liquide 74 est de l'huile). Selon un autre mode de réalisation, en particulier avec des gouttes de liquide 74 qui font 50 micromètres ou plus, on a également trouvé que des angles de contact ô entre approximativement 90° et 120° peuvent repousser faiblement le liquide 74 de telle sorte que la distance sur laquelle le liquide s'étend à l'écart ou au-delà de la surface du milieu filtrant poreux 50 dans l'écartement de séparation 52 est suffisamment petite pour réduire l'entraînement de liquide.

Bien que non obligatoire, la pression capillaire peut également être suffisamment basse de telle sorte que le liquide déposé 74 peut aisément s'évacuer du milieu filtrant poreux 50. L'équation (1) peut définir la plage de tailles des pores qui peuvent être utilisées au sein du milieu filtrant poreux 50. Pour un angle de contact donné supérieur à 90°, lorsque le liquide 74 est de l'huile lubrifiante, la hauteur de liquide h requise pour amorcer une évacuation augmente rapidement avec une taille de pore décroissante. Pour cette raison, selon un mode de réalisation, la taille des pores (c'est-à-dire tous les pores) au sein du milieu filtrant poreux 50 peut être supérieure à approximativement 15 micromètres. Selon un autre mode de réalisation, la taille des pores (c'est-à-dire tous les pores) au sein du milieu filtrant poreux 50 peut être supérieure à approximativement 30 micromètres.

Comparaison d'efficacité dans des ensembles filtres avec et sans le milieu filtrant poreux L'ensemble filtre 20 avec le milieu filtrant poreux 50 peut réduire l'entraînement de liquide et avoir une efficacité améliorée dans toutes les directions angulaires par comparaison avec un ensemble filtre dépourvu de milieu filtrant poreux, comme illustré, par exemple, sur la Figure 3. Pour quantifier l'amélioration d'efficacité du fait du milieu filtrant poreux, un brouillard d'huile a été filtré par des coalesceurs rotatifs avec et sans milieu filtrant poreux. Les coalesceurs étaient identiques, à l'exception de la présence ou de l'absence de milieu filtrant poreux et ont été testés en utilisant les mêmes valeurs de concentration en huile, vitesse de rotation (3500 tr/min), débit (7 pieds au cube par minute) et température (180 °F). Le milieu filtrant poreux était un milieu filtrant en polyamide avec un angle de contact Θ de 0°. Un compteur optique de particules à aérosol a été utilisé pour mesurer la taille de particules et la concentration de gouttelettes d'huile en amont et en aval des coalesceurs rotatifs.

Comme montré sur la Figure 3, l'efficacité de fractionnement d'élimination de gouttelettes d'huile a été plus grande pour le coalesceur rotatif muni du milieu filtrant poreux que pour le coalesceur rotatif identique dépourvu du milieu filtrant poreux. L'augmentation d'efficacité de fractionnement est particulièrement remarquable à des tailles de particules d'huile (gouttelettes) supérieures à approximativement 1,5 pm, ce qui est dû à un entraînement d'huile réduit en utilisant le milieu filtrant poreux.

Tels qu'ils sont utilisés ici, les termes « approximativement », « environ », « essentiellement » et les termes similaires sont prévus pour une signification large en harmonie avec l'usage courant et accepté par l'homme du métier visé par l'objet de la présente description. Il doit être compris par le spécialiste de la technique qui examine la présente description que ces termes sont prévus pour permettre une description de certaines caractéristiques décrites sans limiter le champ d'application de ces caractéristiques aux plages numériques précises fournies. Ainsi, ces termes doivent être interprétés comme indiquant des modifications ou variations négligeables ou sans conséquence de l'objet décrit et celles-ci sont considérées comme étant dans le champ d'application de la description.

Les termes « couplé », « relié », « fixé » et similaires, tels qu'ils sont utilisés ici, désignent le raccordement de deux éléments directement ou indirectement l'un à l'autre. Un tel raccordement peut être stationnaire (par exemple, permanent) ou mobile (par exemple, amovible ou détachable). Un tel raccordement peut être réalisé avec les deux éléments ou avec les deux éléments et n'importe quels éléments intermédiaires supplémentaires étant formés en une seule pièce en tant que corps d'un seul tenant unique l'un avec l'autre, ou avec les deux éléments ou les deux éléments et n'importe quels éléments intermédiaires supplémentaires étant fixés l'un à l'autre.

Des références ici aux positions d'éléments (par exemple, « haut », « bas », « au-dessus », « en dessous », etc.) sont seulement utilisées pour décrire l'orientation des divers éléments sur les figures. Il convient de noter que l'orientation des divers éléments peut différer selon d'autres modes de réalisation donnés à titre d'exemple, et que de telles variations sont prévues pour être englobées par la présente description.

Il est important de noter que la construction et l'agencement des divers modes de réalisation donnés à titre d'exemple sont donnés à titre d'illustration uniquement. Bien que seuls quelques modes de réalisation aient été décrits en détail dans la présente description, l'homme du métier qui examine la présente description sera aisément conscient que de nombreuses modifications sont possibles (par exemple, des variations de tailles, dimensions, structures, formes et proportions des divers éléments, valeurs de paramètres, agencements de support, utilisation de matériaux, couleurs, orientations, etc.) sans dévier de façon matérielle des enseignements et avantages d'un nouveau type de l'objet décrit ici. Par exemple, des éléments montrés comme étant formés en une seule pièce peuvent être construits à partir de plusieurs parties ou éléments, la position des éléments peut être inversée ou autrement modifiée, et la nature ou le nombre d'éléments distincts ou positions peut être modifié ou varié. En outre, il faut également comprendre que les caractéristiques décrites dans les différents modes de réalisation peuvent être combinées pour donner encore des modes de réalisation supplémentaires qui ne sont pas nécessairement représentés ou décrits ici. L'ordre ou la séquence de n'importe quelles étapes de processus ou de procédé peut être varié ou réagencé selon des variantes de réalisation. D'autres substitutions, modifications, changements et omissions peuvent également être apportés dans la conception, les conditions de fonctionnement et les agencements des divers modes de réalisation donnés à titre d'exemple sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims (23)

1. REVENDICATIONS :

   1. Ensemble filtre, comprenant : un logement de filtre incluant une surface interne ; un élément filtrant conçu pour séparer un liquide d'un mélange fluide et définissant une surface externe, l'élément filtrant positionné au sein du logement de filtre de telle sorte que la surface externe de l'élément filtrant fait face à la surface interne du logement de filtre ; et un milieu filtrant poreux fixé à la surface interne du logement de filtre.
2. 2. Ensemble filtre selon la revendication 1, dans lequel, pendant le fonctionnement de l'ensemble filtre, des gouttes coalescées de liquide expulsées de l'élément filtrant sont retenues par le milieu filtrant poreux.
3. 3. Ensemble filtre selon la revendication 2, dans lequel une taille de chacun parmi une pluralité de pores au sein du milieu filtrant poreux est supérieure ou égale au diamètre des gouttes coalescées du liquide.
4. 4. Ensemble filtre selon la revendication 1, dans lequel une taille de chacun parmi une pluralité de pores au sein du milieu filtrant poreux est inférieure ou égale à 100 micromètres.
5. 5. Ensemble filtre selon la revendication 1, dans lequel une taille de chacun parmi une pluralité de pores au sein du milieu filtrant poreux est inférieure à 50 micromètres.
6. 6. Ensemble filtre selon la revendication 1, dans lequel une épaisseur du milieu filtrant poreux est au moins égale à une épaisseur des gouttes coalescées du liquide.
7. 7. Ensemble filtre selon la revendication 1, dans lequel une épaisseur du milieu filtrant poreux est comprise entre 0,05 millimètre et 1 millimètre inclus.
8. 8. Ensemble filtre selon la revendication 1, dans lequel le milieu filtrant poreux définit une pluralité de pores en son sein.
9. 9. Ensemble filtre selon la revendication 1, dans lequel le milieu filtrant poreux n'est pas fortement oléophobe et pas fortement oléophile.
10. 10. Ensemble filtre selon la revendication 9, dans lequel le liquide expulsé de l'élément filtrant vient en contact avec le milieu filtrant poreux à un angle de contact compris entre approximativement 35° et 145°.
11. 11. Ensemble filtre selon la revendication 10, dans lequel l'angle de contact est compris entre approximativement 60° et 120°.
12. 12. Ensemble filtre selon la revendication 11, dans lequel l'angle de contact est approximativement 90°.
13. 13. Ensemble filtre selon la revendication 1, dans lequel le milieu filtrant poreux est un milieu filtrant non tissé.
14. 14. Ensemble filtre selon la revendication 1, où l'ensemble filtre est une centrifugeuse rotative.
15. 15. Ensemble filtre selon la revendication 1, où l'ensemble filtre est un coalesceur rotatif.
16. 16. Ensemble filtre selon la revendication 1, dans lequel une épaisseur du milieu filtrant poreux est supérieure ou égale à 0,05 millimètre.
17. 17. Ensemble filtre selon la revendication 1, dans lequel une épaisseur du milieu filtrant poreux est inférieure ou égale à 1 millimètre.
18. 18. Ensemble logement de filtre, comprenant : un logement de filtre incluant une surface interne, le logement de filtre étant dimensionné et conçu pour loger un élément filtrant en son sein d'une manière telle que la surface externe de l'élément filtrant fait face à la surface interne du logement de filtre, l'élément filtrant étant conçu pour séparer un liquide d'un mélange fluide ; et un milieu filtrant poreux fixé à la surface interne du logement de filtre, l'élément filtrant poreux étant conçu et positionné de façon à retenir des gouttes de liquide expulsées par l'élément filtrant pendant une opération de filtrage.
19. 19. Ensemble logement de filtre selon la revendication 18, dans lequel le milieu filtrant poreux est fixé de manière permanente à la surface interne du logement de filtre.
20. 20. Ensemble logement de filtre selon la revendication 18, dans lequel le milieu filtrant poreux est fixé de manière temporaire à la surface interne du logement de filtre.
21. 21. Ensemble logement de filtre selon la revendication 18, dans lequel le milieu filtrant poreux définit une pluralité de pores en son sein, chacun parmi la pluralité de pores possédant une taille inférieure ou égale à 100 micromètres.
22. 22. Ensemble logement de filtre selon la revendication 18, dans lequel le milieu filtrant poreux définit une pluralité de pores en son sein, chacun parmi la pluralité de pores possédant une taille inférieure ou égale à 50 micromètres.
23. 23. Ensemble logement de filtre selon la revendication 18, dans lequel une épaisseur du milieu filtrant poreux est comprise entre 0,05 millimètre et 1 millimètre inclus.