Brevet FR2360333A1 — publié le 19780303

L'invention concerne un appareil ou dispositif de filtration pour liquides secrétant de la paraffine, destiné plus particulierement auxréservoirs ou autres recipients contenant de tels liquides. Ces derniers peuvent être des fuel-oils, du gazole ou d'autres liquides, en particulier des hydrocarbures pouvant produire de la paraffine par précipitation, cristallisation ou autre mode de secrétion dans certaines conditions, par exemple le maintien inévitable à une trop basse température. Le dispositif selon l'invention est particulièrement utile aux réservoirs de stockage d'huile de chauffe et aux réservoirs de véhicules à moteur Diesel. Il est courant, dans l'art antérieur,d'écouler un fuel-oil ou autre- liquide analogue d'un réservoir par introduction dans ce dernier d'un conduit d'aspiration par le dessus, le dessous ou un coté, et descente de ce conduit jusqu'au point le plus bas du réservoir. L'extrémité du-conduit d'aspiration plongée dans le réservoir porte fréquemment une soupape d'aspiration et/ou un filtre de protection contre les impuretés, de très faible longueur et ne descendant que dans les couches les plus basses du liquide contenu dans le réservoir. Une pompe de décharge est normalement mise en oeuvre pour aspirer le liquide à travers le filtre et/ou la soupape d'aspiration et our le refouler par le conduit de sortie vers le dispositif consommateur (moteur, brûleur, etc.). Normalement, tout excédent de liquide mis en circulation par la pompe est renvoyé au réservoir par un conduit de retour. Aux températures inférieures au point de trouble du liquide, par exemple du fuel-oil ou autre, il se produit, se Ion la qualité de l'huile, une secrétion plus ou moins prononcée de cires qui peuvent être paraffiniques, cristallines ou amorphes, ces différentes formes étant désignées par le terme générique cires. Belon la différence de pesanteur entre les cires et le milieu restant fluide, ces cires descendent et forment des couches au fond et aux niveaux inférieurs du réservoir.Par conséquent, dans un équipement à moteur Diesel par exemple, lorsque la pompe d'alimentation est mise en marche, les cires tendent à être entraînées dans le conduit d'aspiration et à provoquer un engorgement au niveau de la soupape d'aspiration et/ou du filtre, ce qui interrompt l'introduction du fuel-oil ou autre dans le conduit d'aspiration et provoque, par conséquent, une panne de l'équipement. La suppression d'une telle panne est difficile, longue et coûteuse, car, en règle générale, il est nécessaire de chauffer les cires au-dessus de leur point de trouble. te procédé classique d'addition d'activateurs d'écoulement au fuel-oil ou autre afin de modifier la structure cristalline de la cire,permet d'atténuer le problème et de rendre le circuit d'alimentation moins sujet aux engorgements. Cependant, il n'est normalement pas nécessaire et/ou économique d'ajouter ces agents activateurs d'écoulement à la totalité du liquide. L'invention est donc particulièrement utile en l'absence de ces agents activateurs, bien qu'elle constitue une sécurité même en leur présence. L'invention a pour objet un dispositif destiné à supprimer le problème des pannes du type indiqué ci-dessus. L'invention concerne un dispositif de filtration destiné à être utilisé dans un réservoir de fuel-oil, gazole ou autre liquide pouvant secréter des cires à basse tempéra-ture. Ce dispositif comprend un filtre allongé, supporté par un bâti de manière à former un élément sensiblement creux. le dispositif est destiné à loger à l'intérieur de l'élément creux, d'une manière empechant toute introduction sensible des cires, un conduit de sortie par lequel le fuel-oil est éliminé de l'intérieur de l'élément. le dispositif est conçu de manière que le fuel-oil situé à des niveaux supérieurs à ceux où se déposent les cires secrétées puisse traverser le filtre pour pénétrer à l'intérieur de l'élément. Bien que le dispositif de filtration puisse être disposé de manière que son fond soit placé, à l'intérieur du réservoir, totalement au-dessus du niveau auquel les cires secrétées se déposent, il est avantageux que le dispositif atteigne le fond du réservoir. Dans tous les cas, l'autre extré mité du dispositif de filtration doit se trouver sensiblement au-dessus des niveaux de dépôt des cires secrétées. lorsque cette autre extrémité reste sous la surface du- fuel-oil ou autre et que le réservoir est plein, elle est protégée de manière très souhaitable contre l'introduction de cire, mais non nécessairement contre l'introduction de fuel-oil. Par conséquent, un couvercle peut y être appliqué, par exemple. Cette autre extrémité est placée très avantageusement au-dessus du niveau que le fuel-oil atteint lorsque le réservoir est plein. le filtre et son båti de support peuvent se présenter sous la forme de pièces séparées constituant l'élément demandé, ou bien ils peuvent etre réalisés d'une seule pièce. le filtre peut etre réalisé dans toute matière appropriée, en ayant une résistance et une inertie convenables vis-à-vis du fuel-oil ou autre. Une toile de métal ou de matière plastique peut etre utilisée. Par conséquent, le dispositif peut compo ter une ou plusieurs pièces de support en matiere plastique ou en métal, sur lesquelles est fixée, avantageusement à ltexté- rieur, une toile de métal (par exemple de bronze ou de cuivre) ou une toile de matière plastique. De la meme manière, la ou les pièces de support du dispositif selon l'invention et la toile peuvent être constituées d'une seule pièce. La dimension des ouvertures du filtre peut avantageusement être comprise entre 30 et 100 micromètres, et, de préférence, entre 60 et 100 micromètres. Lorsqu'il est nécessaire, en service, d'aspirer le fuel-oil ou autre de l'intérieur-du dispositif de filtration par un conduit sortant par le fond du dispositif, ce dernier peut se présenter sous la forme d'un cylindre, le filtre reposant sur son bati et le conduit d'aspiration sortant du fond de l'élément en passant à travers un obturateur imperméable aux cires, mais non nécessairement au fuel-oil ou autre. Dans le cas où le conduit d'aspiration est introduit latéralement dans le réservoir, le dispositif de filtration selon l'invention présente un orifice latéral permettant l'introduction et/ou la fixation du conduit d'aspiration à l'intérieur dudit dispositif dont les deux extrémités sont fermées ou recouvertes de toile. Dans le cas où le tube d'aspiration pénètre dans le réservoir par le dessus, ce tube peut être positionné à T'in~ térieur de l'élément du dispositif de filtration par des sup- ports sur lesquels la toile ou autre est enroulée. le fond, et,avantageusement,le dessus du dispositif sont fermés par des organes imperméables aux cires, mais non nécessairement imperméables au fuel-oil ou autre. Lorsqu'un conduit de retour de l'excédent de combustible est utilisé, le dispositif de filtration peut être modifié pour recevoir ce conduit. Par conséquent, ce dernier peut être introduit directement à l'intérieur de l'élément afin d'échauffer l'huile ou autre présente dans l'élément, et sous l'effet de la transmission de chaleur vers l'extérieur, de favoriser la fusion des cires présentes dans les pores et/ou adhérant à l'extérieur du filtre. En variante, le dispositif de filtration peut être modifié de manière que le conduit de retour pénètre par le dessus et que le fuel-oil relativement chaud s'écoule au moins en partie sur la surface extérieure dufiltre ou soit refoulé à force par des orifices réalisés dans des éléments longitudinaux du bâti du filtre. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'écoulement de l'huile vers le conduit extérieur et/ou du conduit de retour peut entre utilisé pour actionner un déflecteur ou racleur de surface tendant à réduire l'obturation des pores du filtre. La longueur et le diamètre intérieur du dispositif de filtration dépendent de la forme géométrique des~réser- voirs ou des récipients dans lesquels le dispositif doit être utilisé. Un avantage présenté par le dispositif de filtration selon l'invention est qu'il retient les cires concentrées aux niveaux inférieurs de la substance que le réservoir contient, alors que la substance suffisamment liquide et pauvre en cires passe des niveaux élevés du réservoir dans la partie haute du dispositif de filtration, puis pénètre dans le conduit de# sortie ou dans la soupape d'aspiration avant d'être transportée, sous l'action d'une pompe d'alimentation, le cas échéant, par le conduit d'aspiration, sans provoquer d'engorgement. L'écoulement de retour, relativement chaud, peut être introduit par le conduit de retour à l'intérieur du dispositif de filtration et/ou appliqué sur la surface extérieure de ce dernier, afin de provoquer une bonne fusion supplémentaire des cires. L'invention concerne également un réservoir de combustible comportant le dispositif de filtration décrit cidessus. Elle stapplique également à un équipement de combustion de fuel-oil dont le réservoir de stockage de combustible comporte le dispositif de filtration. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une élévation schématique d'un réservoir comportant un dispositif classique de filtration la figure 2 est une coupe axiale partielle d'un réservoir de moteur à gazole comportant le dispositif de fil tration selon 11 invention la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de filtration de la figure 2 les figures 4 et 5 sont des coupes suivant les lignes A-A et B-B de la figure 3 la figure 6 est une vue en perspective du dispositif de filtration selon l'invention destiné à un réservoir de stockage de fuel-oil dans lequel l'alimentation et le retour s'effectuent par le dessus ; et la figure 7 est une vue en perspective d'une variante du dispositif de filtration selon ltinvention, conçue pour une alimentation s'effectuant par le dessous. La figure 1 représente un équipement classique comprenant un réservoir 2 qui peut être rempli par un conduit 1 d'entrée pénétrant dans le réservoir par un collet 3. Une pompe 6 refoule vers un brûleur 7 le fuel-oil 5 que le réservoir contient en l'aspirant à l'aide d'un conduit 4. le combustible en excès est ramené au réservoir par un conduit 8. le conduit 4 d'aspiration plonge jusqu'au fond du réservoir et porte une soupape de retenue et un filtre qui, comme représenté, se trouve totalement au niveau auquel les cires 9 se déposent normalement lorsque le réservoir de stockage est soumis à de mauvaises conditions de température.Par conséquent, la totalité de l'écoulement mis en circulation dans le conduit 4 passant par la soupape 10, il existe un risque important de panne de l'équipement due à un engorgement de la soupape 10 par les cires et à l'impossibilité du passage du combustible. les figures 2 à 7 représentent un équipement correspondant, comportant le dispositif de filtration selon l'invent ion et dont les éléments analogues à ceux représentés sur la figure 1 portent les mêmes références numériques. La figure 2 représente notamment un réservoir 11 comportant un obturateur 12 et contenant du fuel-oil 13. le dispositif de filtration selon l'invention est conçu de manière qu'un filtre 17 en toile, avantageusement en cuivre, soit fixé à un support 16 et traverse la phase liquide 20 et la phase gazeuse (air) 19 du combustible 13 présent dans le réservoir 11. lorsque le liquide que le réservoir contient se refroidit au-dessous du point de trouble, les cires secrétées descendent vers le fond du réservoir et forment une couche 21. lorsque la substance contenue dans le réservoir est aspirée par un conduit 23, les cires 21 du niveau inférieur du réservoir sont retenues par la toile 17 et ne peuvent engorger le conduit 23 ou la soupape 25 du fond (figures 6 et 7). Une quantité suffisante de la phase liquide supérieure, qui est très pauvre en cires, peut traverser la toile 17 pour pénétrer à l'intérieur du dispositif de filtration, atteindre l'extrémité du conduit 23 d'aspiration et assurer l'alimentation. Tout liquide en excès est renvoyé par le conduit 24 de retour qui peut aboutir aux supports 16 réalisés de ma nière à être creux (figures 3 à 5). l'excédent de liquide s'écoule dans les supports creux desquels il sort par des trous 18 afin d'expulser les cires proches du filtre et de les ramollir en les soumettant à un écoulement de retour relativement chaud. l'extrémité supérieure 15 et l'extrémité inférieure 22 du dispositif sont imperméables aux cires, mais perméables (par exemple par la présence d'éléments de filtration) aux liquides, ou bien imperméables à ces derniers si cela est souhaité. Dans les formes de réalisation représentées sur les figures 6 et 7, le dispositif de filtration permet le retour du combustible chauffé par le conduit 24 directement à l'intérieur de l'élément comprenant le filtre 17 et le bâti 15, 16, 22. le combustible sort par la soupape 25 d'aspiration et le conduit 13. l'extrémité inférieure 22 du bâti et, si cela est souhaité, son extrémité supérieure 15 sont conçues de manière à être imperméables aux cires, mais perméables (par exemple, par la présence d'une matière de filtration) au liquide, ou, si cela est souhaité, imperméables aux liquides. Exemple Plusieurs essais ont été effectués sur de l'huile de chauffe ayant un point de trouble de -20C et un point d'engorgement du filtre froid de -80C. l'huile de chauffage est pompée du réservoir de stockage dans une conduite d'alimentation vers un brûleur qui fonctionne suivant un cycle comprenant 7 minutes de travail et 4 minutes d'arrêt. Un conduit de retour de combustible permet à l'excédent d'huile de chauffe d'être renvoyé vers le réservoir ou dans le dispositif de filtration selon l'invention, du type représenté sur la figure 6 Un indicateur de dépression est monté dans la conduite d'alimentation et affiche, dans des conditions normales de fonc tionnement, une pression de 0,8 bar.Cependant, en cas d'engorgement, cette pressioidiminue. l'essai est arrêté à une valeur de 0,5 bar qui correspond, en pratique, à une obstruction à peu près complète de la conduite, c'est-à-dire à une panne. On fait refroidir le réservoir de stockage #à une vitesse de 1,330C/h et les prises de température sont effectuées en trois points, à savoir en un point (1) situé dans le combustible, à proximité du fond du réservoir, en un point (2) situé dans le combustible, à proximité du niveau médian du réservoir, et en un point (3) situé dans l'air ambiant entourant le réservoir. les températures présentes au moment des pannes sont relevées (a) en l'absence du dispositif de filtration selon l'invention, (b) en présence de ce dispositif, (c) en présence du dispositif de filtration et lors du retour de l'excé- dent d'huile de chauffe dans le filtre. les résultats obtenus sont indiqués dans la première partie du tableau suivant. les résultats indiqués dans la seconde partie du tableau se rapportent à une autre huile présentant des caractéristiques initiales d'écoulement à froid différentes. Il apparalt que les résultats varient légèrement suivant la nature de la matière (par exemple du feutre, du "Nylon") classiquement utilisée comme filtre pour le brûleur, les résultats obtenus montrent que des améliorations de 2,7 et 50C sont possibles avec le dispositif de filtration selon l'invention, notamment lorsque ce dernier est conçu pour recevoir intérieurement l'écoulement de retour. D'autres essais, effectués avec un filtre présentant des ouvertures de 40 micromètres, montrent la même tendance générale à une amélioration d'environ 50C, ctest-à-dire à un abaissement d'environ 50C de la température faisant apparaître une panne. Par conséquent, la mise en oeuvre du dispositif de filtration selon l'invention permet de diminuer d'environ 5 au-dessous- du minimum auparavant acceptable les températures régnant dans la partie inférieure d'un réservoir de stockage de combustible placé en extérieur (ou d'un réservoir de combustible pour moteur Diesel de véhicule), sans interruption de l'écoulement d'alimentation en combustible vers le bruleur (ou vers le moteur ou tout-autre dispositif consommateur). TABLEAU Température, en OC, relevée Disposi- Dimensionl Retour du au moment d'une panne aux tif de en micro- combustipoints : filtration mètres, des ble dans (1) (2) (3) utilisé ouvertures le filtre du filtre -2,5 -0,8 -8,8 Non -3,1 -1,1 -8,8 Oui 100 Non -4,4 -2,8 -12,0 Oui 60 Non -5,2 -2,5 -12,5 Oui 60 Oui -16i0 Non -21,0 OUI 60 OUI -19,0 OUI 60 NON REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtration destiné à être monté dans un réservoir de fuel-oil, de gazole ou de tout autre liquide pouvant secréter des cires à basse température, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre allongé supporté par un bâti avec lequel il forme un élément sensiblement creux, un conduit de sortie étant destiné à pénétrer à l'intérieur de cet élément creux, de manière à empêcher toute introduction des cires et à permettre 11 élimination du fuel-oil de l'élément creux, le dispositif étant conçu de manière que le fueloil, situé à des niveaux dépassant ceux auxquels les cires secrétées se déposent, puisse traverser le filtre pour péné- trer à l'intérieur de l'élément creux. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément creux peut recevoir, d'une manière empêchant toute introduction sensible des cires, un conduit d'arrivée au moyen duquel du fuel-oil peut être renvoyé à l'intérieur de l'élément creux. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément creux est destiné à recevoir, d'une manière empêchant toute introduction sensible des cires, un conduit d'arrivée au moyen duquel le fuel-oil peut être renvoyé au filtre et réparti sur au moins une partie de sa surface extérieure. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dimension des ouvertures du filtre est comprise entre 30 et 100 micromètres. 5. Réservoir de fuel-oil comportant le dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6. Equipement de combustion de fuel-oil comprenant un brûleur, un réservoir de stockage de combustible pour le brûleur, une conduite d'alimentation en combustible reliant le réservoir au brûleur et une conduite de retour du combustible au réservoir, l'équipement étant caractérisé en ce que le réservoir de stockage comporte le dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.