Brevet FR2155772A1 — publié le 19730525

La présente invention est relative d'une façon générale à un dispositif de distribution d'une quantité prédéterminée de fluide à chaque actionnement de ce dispositif. Sous ses aspects les plus larges, le dispositif trouve une application dans de nombreux domaines, s'étendant du dépôt d'une quantité prédéterminée de fluide dans un récipient, par exemple le dépôt d'une certaine quantité de pigment dans un pot de peinture, jusqu'à l'éjection d' une quantité mesurée ou dosée d'huile lubrifiante chaque fois qu'un organe à mouvement de va-et-vient atteint un point déterminé de son parcours. Dàns le présent brevet, le dispositif sera illustré dans le cas de l'utilisation pour l'injection d'une quantité de fluide de démarrage dans le collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne, La difficulté de mise en route d'un moteur à combustion interne par temps très froid est bien connue et le problème est particulièrement aigu avec des moteurs fonctionnant suivant un cycle Diesel et, dans certainsmoteuis à quatre temps à haut rendement qui ont été conçus et ajustés pour un fonctionnement normal à une vitesse retativement élevée, comme par exemple dans certaines voitures dites "de sport". Ainsi, le fonctionnement hivernal de moteurs à combustion interne présente de nombreuses difficultés et un problème très important parmi ces difficultés est celui de la mise en route du moteur.Dans de nombreux cas, la mise en route est rendue plus facile par l'introduction d'un fluide de démarrage très volatile, tel que de l'éther, dans le collecteur d'admission du moteur. Jusqu'à présent, des fluides de démarrage ont été introduits dans un moteur à combustion interne en retirant le filtre à air du carburateur et en versant une certaine quantité de ce fluide dans le carburateur, ou en utilisant certains dispositifs spéciaux qui injectent une certaine quantité de fluide dans le collecteur. Le déversement direct du fluide de démarrage dans le carburateur offre de nombreux désavantages, y compris la difficulté de retirer le filtre à air dans des conditions de gel, la difficulté d'établir une quantité mesurée de fluide et le danger d'explosion provoqué par le déversement à l'air libre d'éther, avec une ventilation insuffisante.Les dispositifs disponibles antérieurement pour 1'itogection du fluide de démarrage dans le collecteur d'admission ont en général été du type non doseur et ils fournissent du fluide aussi longtemps qu'ils sont actionnés. Le dispositif suivant l'invention diffère des dis positifs antérieurs en ce qu'une seule charge dosée est fournie cha que fois que le dispositif est actionné, une seule charge seulement étant fournie à chaque actionnement. La quantité de fluide fournie reste constante quelle que soit la pression dans le réservoir d'emmagasinage et indépendamment de la température, tandis que la quantité fournie peut être réglée par un simple ajustage afin de satisfaire les exigences particulières de l'application envisagée. Le dispositif distributeur de fluide dosé suivant l'invention comprend un récipient ou réservoir d'alimentation sous pression contenant le fluide à distribuer. Une chambre de dosage enfermant un piston mobile repoussé élastiquement est connectée par l'intermédiaire d'une soupape normalement ouverte au réservoir et des moyens d'actionnement sont prévus pour fermer la soupape normalement ouverte entre le réservoir et la chambre et pour ouvrir une soupape normalement fermée afin de permettre au fluide dans la chambre d'être évacué par l'intermédiaire d'un orifice de sortie approprié. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une représentation schématique générale du dispositif doseur de fluide suivant la présente invention, tel qu'appliqué à un moteur à combustion interné. La figure 2 est une vue én coupe verticale du dispositif distributeur de fluide suivant l'invention, avec la connexion vers le collecteur d'admission du moteur également représentée en coupe. La figure 3 est une vue en coupe transversale à grande échelle de la partie de soupape ou de bloc de commande de l'appareil distributeur, illustrant les soupapes dans leur position normale. La figure 4 est une vue analogue à la figure 3 illustrant les soupapes dans leur position d'actionnement. La figure 5 est une vue en coupe transversale perpendiculaire à celle des figures 3 et 4, suivant la ligne 5-5 de la figure 3, avec les soupapes dans leur position normale. La figure 6 est une vue semblable à la figure 5, suivant la ligne 6-6 de la figure 4, avec les soupapes dans leur position d'actionnement. La figure 7 est une vue partielle "explosée", en partie en coupe, de l'extrémité inférieure du réservoir et de la partie supérieure du bloc de commande. La figure 8 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une variante de réalisation du réservoir. En se référant à présent aux dessins et plus par ticulièrement à la figure 1 de ceux-ci, la référence 10 désigne d'une façon générale l'appareil distributeur de fluide dosé, repré- senté monté sur le tablier 11 séparant le moteur du compartiment pour les passagers d'un véhicule automobile. L'orifice de sortie de l'appareil distributeur 10 est connecté par un tube 12 au collecteur d'admission 13 d'un moteur à combustion interne (non représenté) par l'intermédiaire de moyens appropriés décrits ci-après. Dans la forme de réalisation illustrée à la figure 1, l'appareil distributeur de fluide 10 est actionné électriquement et il est connecté à une borne convenable du relais de démarrage 14 du moteur.On se rendra compte que dans le moteur à combustion interne normal, la batterie 15 est connectée par l'une de ses bornes au châssis du véhicule et par l'autre borne, par l'intermédiaire d'un commutateur de démarrage 16, à un relais de démarreur 14 qui commande le courant de forte intensité envoyé au démarreur. Les moyens d'actionnement 17 de l'appareil distributeur 10 sont connectés à une borne appropriée du relais de démarreur 14, de telle sorte que les moyens d'actionnement soient mis sous tension uniquement lorsque le démarreur est excité. Si on le désire, un commutateur supplémentaire 18 peut être connecté dans le circuit entre le relais de démarreur 14 et les moyens d'actionnement 17, de telle sorte que ces derniers puissent être mis hors d'action si on le désire. L'appareil distributeur de fluide est constitué par trois parties principales, à savoir un réservoir à fluide 20, un bloc doseur et de commande 21 et un organe d'actionnement 17. Ces organes et leurs éléments constitutifs sont représentés de fa çon plus détaillée à la figure 2, d'après laquelle on peut se rendre compte que le réservoir à fluide est constitué par un récipient ou réservoir sous pression 22 contenant le fluide 23 à doser, ce fluide étant évacué par l'intermédiaire d'une soupape d'alimenta tion 24 située au fond du réservoir. Le réservoir repose sur la surface supérieure du bloc de commande 21 et il est maintenu sur ce dernier par des moyens appropriés quelconques; tandis que l'organe d'actionnement li est monté sur la surface inférieure du bloc. Dans la présente forme de réalisation, l'organe d'actionnement 17 comprend un solénoide 25 possédant une armature mobile 26 repoussée vers le haut par un ressort 27 mais, lorsque l'enroulement du solénoïde est mis sous tension, l'armature est déplacée vers le bas à l'encontre du rappel du ressort. D'une façon générale, le réservoir 22 peut être retiré du bloc de commande 21, tandis que l'organe d'actionnement 17 est destiné à rester fixe à la surface inférieure du bloc. Comme indiqué aux figures 1 et 2, le bloc peut être fixé au tablier par une équerre 28 ou tout autre moyen de support:convenable peut être utilisé. Comme indiqué, le réservoir 22 contient le fluide 23 sous pression et ce réservoir est doté d'une soupape d'alimentation 24 du type utilisé généralement pour les pneumatiques, dans laquelle une tête de soupape 95 est destinée à s'appliquer contre un siège de soupape 96 afin d'empêcher l'échappement du fluide à partir du récipient. Un ressort 97 repousse généralement la tête contre le siège et la pression du fluide dans le récipient contribue à appliquer la tête de soupape sur son siège. Une tige de soupape 30 fait saillie à partir de la tête de telle sorte qu'en exer çant une pression vers l'intérieur sur cette tige, la tête de soupape 95 est écartée de son siège 96 et du fluide peut être amené à passer depuis l'intérieur du récipient ou du réservoir.L'utilisation d'une telle soupape d'alimentation 24 permet de remplir le réservoir 22 et de le transporter séparément par rapport au reste de l'appareil distributeur 10 et lorsque le réservoir rempli est placé sur la surface supérieure du bloc de commande 21, la soupape d'alimentation est alors ouverte pour permettre l'évacuation du fluide à partir du réservoir. Le réservoir 22 est maintenu sur le bloc 21 par des moyens appropriés quelconques, comme par exemple une borne de serrage 31 qui engage une aile 32 faisant saillie à partir de l'extrémité inférieure du réservoir, la bande étant de préférence du type doté de moyens de compression à genouillère (non représenté) d'un type bien connu. Comme représenté à la figure 2, les bords de la bande de serrage sont de préférence formés de manière an gulaire, de telle sorte que le réservoir soit appliqué fermement en contact avec la surface supérieure du bloc, tandis que des moyens d'étanchéité tels qu'un anneau torique 33, établissent un joint à fluide entre le réservoir et le bloc, afin d'empêcher l'échappement du fluide. La surface supérieure du bloc de commande 21 et la surface inférieure du réservoir 22 sont de forme complémentaire l'une par rapport à l'autre et un alésage ou évidement de transfert 34 dans la surface supérieure du bloc reçoit la soupape d'aliment- tion 24 du réservoir. Une forme quelconque des moyens d'étanchéité, comme par exemple des anneaux toriques 35 autour du boîtier de soupape d'alimentation 36, est prévue afin d'empêcher l'échappement du fluide sous pression vers l'espace situé entre le corpsde soupape et l'anneau torique extérieur 33. Comme représenté au mieux aux figures 3 et 4, au fond de l'évidement 34 recevant la soupape d'alimentation 36 se trouve une paroi 37 présentant une ouverture 38 située en son centre. Au-dessus de cette paroi, en communication avec l'évidement, se trouve un passage 90 menant à une chambre de dosage 41. Pour la facilité, la chambre de dosage 41 doit être formée en tant qu'alésage s'étendant depuis l'extérieur du bloc vers l'évidement et un piston 42, comportant un anneau torique 43 destiné à établir un ajustage étanche, est monté à coulissement dans l'alésage. Un bouchon 44 convenablement maintenu, mais de façon amovible, dans l'extrémité externe de l'alésage reçoit un ressort 45 qui s'étend depuis le bouchon jusqu'au piston 42 afin de repousser le piston vers l'intérieur, dans la direction de l'évidement 34.Le bouchon 44 agit en tant que moyen de fin de course pour le piston 42 et il peut avoir une longueur prédéterminée, ou il peut être doté d'une série de rainures ou gorges 46 s'étendant périphériquement et offrant des sections réduites où le bouchon peut être découpé ou cassé afin de modifier sa longueur. De la sorte, la distance sur laquelle le piston peut se déplacer peut être ajustée suivant les diverses conditions rencontrées. Comme décrit ci-après, du fluide 23 provenant du réservoir 22 sort de la soupape d'alimentation 24 dans l'évidement 34 et circule dans le passage 40 de manière à remplir la chambre 41, en repoussant le piston 42 vers l'intérieur, comme indiqué à la fi gure 3. Lorsque l'organe d'actionnement 17 est actionné, la soupape d'alimentation 24 est fermée et ensuite une soupape d'évacuation 50 est ouverte. Le ressort 45 repousse alors le piston 42 vers l'inté rieur afin de chasser le fluide 23 à travers le passage 40 dans l'évidement 34, à travers l'ouverture 38 dans la paroi 37 et ensui te vers l'extérieur à travers les moyens d'évacuation. Comme indiqué précédemment, dans la présente for me de réalisation l'organe d'actionnement est constitué par un so lénolde 25 possédant un noyau ou armature 26 repoussée vers le haut par un ressort 27. A son extrémité supérieure, l'armature 26 est dotée d'un plongeur 51 maintenu sur l'armature, par exemple au moy en d'un anneau de retenue 52, et portant une goupille 53 à son ex trémité supérieure. On remarquera que l'organe d'actionnement 17 et le plongeur 51 sont concentriques par rapport à l'évidement 34 et pénètrent dans un alésage de soupape 54 ayant pratiquement la même dimension que l'ouverture 38 dans la paroi 37 et concentrique par rapport à celle-ci.Le plongeur 51 s'étend normalement jusqu'à la .paroi 37, tandis que la goupille 53 fait normalement saillie à tra- vers l'ouverture 38 afin d'engager la tige de soupape 30 de la sou pape d'alimentation 24, en repoussant la tige de soupape vers l'in térieur et en ouvrant la soupape d'alimentation afin de libérer du fluide 23 à partir du réservoir 22 dans l'évidement 34 et ensuite dans la chambre 41. Des moyens d'étanchéité autour du plongeur 51, comme par exemple des anneaux toriques supérieur et inférieur 55 et 56, respectivement, empêchent la circulation du fluide à partir de l'évidement 34 le long du plongeur. Entre l'anneau torique supérieur 55 et l'anneau torique 56 se trouve un organe de noyau 60 séparant ces anneaux et présentant des lumières d'évacuation 61 menant à un passage d'évacuation. Le noyau 60 prësènte une"bride supérieure 62 s'appliquant contre l'anneau torique supérieur 65., une bride inférieure 63 s'appliquant contre l'anneau torique inférieur 56 et une âme 64 séparant les deux brides et offrant un espace annulaire 65 entre elles. Une ou plusieurs lumières 61 s'étendent entre l'in térieur du noyau 60 et l'espace annulaire 65 et une ouverture d'éva cuation 66 est pratiquée dans le bloc 21, en alignement avec l'espa ce annulaire. L'ouverture d'évacuation 66 est connectée à un pas sage d'évacuation 67 et, comme représenté à la figure 2, un connec teur approprié 68 peut être introduit dans le passage d'évacuation, en connectant le conduit ou-tube d'évacuation 12 à l'appareil doseur. Lorsque les moyens d'actionnement 17 sont actionnés, le plongeur 51 et les goupilles 53 sont déplacés vers le bas, en fermant ainsi d'abord la soupape d'alimentation 24 par rapport au réservoir d'alimentation 20 et en découvrant ensuite les lumières 61 dans le noyau 60 connectant l'intérieur de ce noyau à l'évidement annulaire 65. Le fluide dans la chambre 41, chassé par le piston 42 rappelé par ressort, sort de la chambre, traverse l'ouverture 38 dans la paroi 37, pénètre à l'intérieur du noyau 60 et sort par les lisères 61 et l'évidement annulaire 65, à travers le passage d'évacuation 66 et parvient aux moyens d'évacuation} comme représenté à la figure 4.Dans la forme de réalisation particulière illustrée, le fluide, comme indiqué précédemment est de préférence une forme d'éther à laquelle un lubrifiant a été ajouté, de telle sorte qu'on dispose ainsi d'un carburant volatile conjointement avec un lubrifiant de haus de cylindre. De la sorte, lorsque le commutateur de démarrage 16 est fermé, le fluide de démarrage 23 est chassé dans le collecteur d'admission 13 en même temps que le démarreur commence à faire tourner le vilebrequin et le moteur démarre normalement en-un ou deux tours. Quelle que soit la période pendant laquelle le commutateur de démarrage est maintenu fermé, une seule quantité dosée de fluide de démarrage est chassée dans le collecteur d 'admission, ce qui empêche ainsi qu'une quantité excessive de fluide de démarrage volatile et explosif s'accumule dans le cylindre. On remarquera qu'avec l'agencement particulier décrit et illustré, l'ouverture et la fermeture des soupapes s'effectuent suivant une séquence prédéterminée. Ainsi lorsque les moyens d'actionnement 17 sont mis en action, la soupape d'alimentation 24 entre le réservoir d'alimentation 22 et la chambre dilatable est d'abord fermée et, ensuite, la soupape d'évacuation 50 formée par le plongeur 51 et les lumières 61 est ouverte. Lorsque l'organe d'actionnement 17 cesse d'être excité, la soupape d'évacuation 50 est d'abord fermée et ensuite la soupape d'admission 24 est ouverte. Dans chaque cas, les deux soupapes coopèrent de telle sorte que l'une se ferme avant que l'autre s'ouvre, de telle sorte qu'il n'y a pas de possibilité d'écoulement direct de fluide à partir du réservoir d'alimentation 22 vers le tube d'évacuation 12. Bien que ceci ne soit pas essentiel pour le fonctionnement du dispositif, on a représenté une forme de connexion avec le collecteur d'admission 13 à la figure 2, dans laquelle on peut observer que l'un des boulons 70 maintenant le carburateur 71 sur le collecteur d'admission est un boulon creux destiné à recevoir le tube 12 par l'intermédiaire duquel le fluide de démarrage est amené du dispositif doseur au collecteur d'admission. De tels boulons creux sont bien connus et sont rencontrés fréquemment en tant qu'équipement normal sur des véhicules automobiles. Le réservoir d'alimentation 20 représenté et décrit est un réservoir destiné à être rempli et mis sous pression en usine et il n'est pas destiné à être rempli ultérieurement par l'utilisateur. Ceci constitue la forme normale de réservoir et celle qui sera en général utilisée par le conducteur moyen. Dans des cas où le dispositif est installé dans des installations industrielles dans lesquelles on dispose de personnel qualifié, une forme de réservoir rechargeable peut être utilisée. Un tel réservoir a été représenté à la figure 8. Comme illustré dans cette figure, le réservoir rechargeable 80 est constitué par un récipient 81 comportant une soupape 24 semblable à celle décrite précédemment, avec le réservoir maintenu sur le bloc 21 par des moyens appropriés quelconque. L'extrémité supérieure du récipient 81 est doté d'un manchon 82 s'étendant vers le bas dans le réservoir sur une distance prédéterminée, afin de laisser un espace supérieur 83 pour un gaz de mise sous pression. Le manchon 82 est brasé, soudé ou fixé fermement d'une autre façon au réservoir et il est doté à son extrémité inférieure d'un croisillon 84 présentant une goupille de perçage 85 située au centre. L'intérieur du manchon 82 est doté d'un pas de vis 86 et un capuchon coopérant 87 possède un pas de vis correspondant, de telle sorte que ce capuchon puisse être vissé étroitement dans le manchon.Une cartouche de c h a r g e 88, telle que celle utilisée couramment pour gonfler divers dispositifs est montée à l'in térieur'du capuchon 87 et le joint à l'extrémité de la cartouche est destiné à être percé par la goupille de perçage 85 lorsque le capuchon a été introduit dans le manchon fileté 82 sur une distan ce suffisante. Une jauge de pression 90 peut être prévue afin de donner une indication de la quantité de fluide se trouvant à l'intérieur du réservoir, étant donné qu'il est évident que quand le fluide dans le réservoir est éjecté, la pression est réduite. En utilisant la forme de dispositif illustréé à la figure 8, le capuchon 87 est d'abord retiré et le réservoir est rempli aveo le fluide désiré jusqu'au fond du manchon 82. A cause du fait que de l'air est retenu dans l'espace supérieur 83 au-dessus du fond du manchon 82, une tentative de remplissage du réservoir au-dessus de la base du manchon aura pour résultat que le niveau du fluide dans le manchon s'élèvera beaucoup plus rapidement que le niveau du fluide dans le réservoir. De la sorte, on peut déterminer à l'oeil la quantité convenable de liquide et le capuchon 87, avec la nouvelle cartouche de mise sous pression 88, peut alors être placé dans le manchon et amené à tourner pour mettre en place le capuchon, percer le joint de 1 cartouche et mettre le réservoir sous pression.Lorsque le réservoir est vide, il/Feut être aisément rechargé. A cause du fait qu'une chambre de capacité volumétrique prédéterminée est utilisée pour mesurer la quantité de fluide évacuee, la quantité de fluide éjecte à chaque opération de l'organe d'actionnement est constante quelle que soit la pression dans le réservoir d'alimentation, quel que soit le temps pendant lequel l'organe d'actionnement est excité et quelle que soit la température du fluide. Etant donné que le poids et l'inertie des pièces mobiles sont maintenus à un minimum, le dispositif peut être actionné très rapidement si ceci est désirable et il fournira une pleine charge à chaque actionnement. Bien que le dispositif ait été décrit dans le cas de son application à la fourniture d'un fluide de démarrage à des moteurs à combustion interne, il est évident qu'il peut être utilisé, sans aucune modification appréciable, pour la fourniture de quantités mesurées d'huile lubrifiante, de fluides volatiles dans un conduit de conditionnement d'air et pour de nombreuses autres applications dans lesquelles une quantité mesurée de fluide doit être fournie lors du fonctionnement d'un organe d'actionnement. Les moyens d'actionnement de la forme de réalisation décrite ont été représentés en tant que solénoide à actionnement électrique, mais on se rendra compte que ceci ne constitue qu'un dispositif producteur de mouvement et que tout autre moyen offrant un actionnement mécanique du plongeur pourrait tout aussi bien remplir ce but. I1 doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1. Dispositif doseur de fluide, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens destinés à fournir du fluide sous pression, des moyens d'évacuation de fluide, un boîtier de soupape présentant un passage à travers lui, la première extrémité du passage étant connectée aux moyens destinés à fournir du fluide et la seconde extrémité du passage étant connectée aux moyens d'évacuation de fluide, une première soupape pouvant être actionnée sélectivement afin d'ouvrir ou fermer la première extrémité du passage par rapport aux moyens de fourniture de fluide, une seconde soupape pouvant être ac-- tionnée sélectivement de manière à ouvrir ou fermer la seconde extrémité du passage par rapport aux moyens d'évacuation de fluide, une chambre pouvant être élargie élastiquement et connectée au passage entre les premiers et seconde soupapes et pouvant être mise en action de manière à recevoir une quantité prédéterminée du fluide lorsque la première soupape est ouverte et pour évacuer cette quantité prédéterminée de fluide lorsque la seconde soupape est ouverte, et des moyens d'actionnement de soupape pouvant être mis,en action sélectivement affin de fermer la première soupape et ensuite d'ouvrir la seconde soupape ou de fermer la seconde soupape et ensuite d'ouvrir la première soupape, de telle sorte que ces soupapes sont ouvertes en séquence et que les deux soupapes ne sont jamais ouvertes simultanément. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre pouvant être élargie ou dilaté-e comporte un piston coulissant qui y est monté et repoussé élastiquement vers l'extrémité de la chambre reliée au passage, tandis que des moyens d'arrêt sont prévus pour limiter le déplacement du piston et donc le volume de fluide évacué à partir de la chambre. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le piston est repoussé élastiquement par des moyens de ressort et la pression du fluide provenant de ces moyens d'alimentation est suffisante pour surmonter le rappel du ressort et ain Si écarter le piston de l'extrémité précitée de la chambre, le rappel du ressort étant suffisant pour déplacer le piston vers l'extrémité précitée de la chambre afin d'expulser le fluide à partir des moyens d'évacuation. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caracté risé en ce que les moyens destinés à fournir du fluide comprennent un récipient destiné à contenir le fluide sous pression, le boî- tier de soupape comportant des moyens de support destinés à recevoir le récipient et à établir une connexion étanche avec celuici, les moyens d'actionnement actionnant les soupapes de telle sorte que la première soupape soit normalement ouverte afin de libérer du fluide à partir du récipient pour remplir la chambre pouvant être élargie, à l'encontre du rappel du ressort précité. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement comprend un plongeur connecté à la seconde-soupape et destiné à engager la première soupape. 6. Dispositif suivant la revendication 1, destiné à être utilisé avec un moteur à combustion interne possédant un démarreur, le fluide étant constitué par un fluide de démarrage pour le moteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'actionnement connectés au démarreur du moteur à combustion interne et agissant de manière à faire fonctionner les moyens d'actionnement de soupape une seule fois à chaque mise sous tension du démarreur.