Brevet FR2485098A1 — publié le 19811224

La présente invention concerne les dispositifs d'alimentation en carburant avec retour de carburant en exces. Dans les circuits de carburant des moteurs diesel qui comportent un réservoir de carburant, une conduite d'alimentation en carburant destinée à extraire le carbu- rant du réservoir en vue de son utilisation dans le mo- teur, et une conduite de retour du carburant destinée au retour au réservoir du carburant en excès, il est néces- saire de prévoir la possibilité de siphonner ou de pomper l'eau qui se trouve au fond du réservoir lorsqu'une quan- tité d'eau suffisante s'est accumulée. L'invention a pour objet un dispositif d'alimenta- tion en carburant avec retour de carburant qui comporte un réservoir de carburant, une conduite d'alimentation en carburant destinée à extraire le carburant du réservoir en vue de son utilisation dans un moteur ou autre dispo- sitif analogue, et une conduite de retour du carburant destinée à ramener au réservoir le carburant en excès, dans lequel la conduite de retour du carburant est adaptée pour également extraire l'eau contenue dans le réservoir, dans certaines conditions de fonctionnement, et comporte une première section de conduite qui pénètre dans le ré- servoir de carburant à la partie supérieure de celui-ci, une seconde section de conduite qui va d'une région voi- sine de la partie supérieure du réservoir de carburant jusqu'à un point situé près de son fond, et un système de vanne qui relie les première et seconde sections de la conduite. Le système de vanne comprend un corps à l'inté- rieur duquel est formée une chambre, un premier orifice raccordé à la première section de la conduite et débou- chant dans la chambre, un second orifice relié à la secon- de section de conduite et débouchant dans la chambre, et une vanne en forme de bec de canard, fermée au repos, qui est formée au moins en partie par le corps et qui commu- nique.ainsi avec la chambre, cette vanne s'ouvrant sous l'effet d'une pression positive prédéterminée dans la chambre pour permettre un écoulement direct du carburant de la chambre vers le réservoir lorsque la seconde section de conduite est suffisamment obturée pour que le carburant qui retourne établisse cette pression positive prédéter- minée, tandis que sous l'effet d'une pression négative dans la chambre, la vanne demeure fermée pour permettre d'extraire l'eau se trouvant au fond du réservoir, à tra- vers la seconde section de conduite, la chambre et la pre- mière section de conduite, dans certaines conditions de fonctionnement. Le système de vanne est ainsi monté dans la conduite de retour, dans une position voisine de la partie supé- rieure du réservoir de carburant. Une forme de réalisation de la vanne comporte un corps avec une vanne en forme de bec de canard à sa partie inférieure. Des sections de la conduite de retour de carburant sont reliées au sommet et sur le côté d'une chambre ménagée dans le corps. Dans les conditions normales, le carburant de retour entre par la partie supérieure et sort par la section de la conduite de retour de carburant qui est raccordée sur le côté. Si la section de la conduite de retour de carburant raccordée sur le côté, et menant au fond du réservoir, vient à être obstruée pour une- raison quelconque, le carburant de re- tour ouvre la vanne en bec de canard et s'écoule dans le réservoir en un point voisin de la partie supérieure de ce réservoir. Lorsqu'il est nécessaire d'extraire l'eau, on actionne un dispositif approprié pour siphonner ou' pomper l'eau par les sections de la conduite de retour et le système de vanne, dans le réservoir de carburant. Ce dispositif peut comporter une vanne à trois voies qui peut être réglée de façon à convertir l'extrémité côté réser- voir de la conduite de retour du carburant en une conduite d'extraction, par pompage, reliée à une pompe: lorsque la vanne interrompt la communication entre le moteur et le réservoir de carburant, la mise en fonctionnement de la pompe permet l'extraction de l'eau à partir du fond du réservoir, par la conduite de retour et le système de vanne. La vanne à bec de canard se ferme sous l'effet de la pression différentielle qui agit sur elle. Une autre forme de système ou ensemble de vannes comporte un groupe de vannes à bec de canard circonféren- tiellement espacées autour de la partie de la conduite de retour du carburant qui sort de l'ensemble de vannes, au fond du réservoir de carburant. Cette vanne fonctionne dans l'ensemble de la même manière que celle décrite pré- cédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, de modes de réalisation repré- sentés aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue quelque peu schématique, avec certaines parties arrachées et en coupe, d'un mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation en carburant avec retour du carburant en excès conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue partielle en coupe, à plus grande échelle, d'un ensemble de vannes appartenant au dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue partielle en coupe, avec certaines parties arrachées, d'une structure de vanne mo- difiée pour le dispositif de la figure 1; - la figure 4 est une vue en plan, de dessus, de la structure de vanne de la figure 3, dans la direction des flèches 4-4 de cette figure; et - la figure 5 est une vue en plan, de dessous, de la structure de vanne de la figure 3, dans la direction des flèches 5-5 de cette figure. Sur les dessins, la figure 1 représente un disposi- tif d'alimentation en carburant avec retour du carburant en excès 10, qui comprend un réservoir de carburant 12 dont l'intérieur 14 est conçu pour contenir un carburant destiné à être utilisé dans un dispositif utilisant du carburant 16 tel qu'un moteur diesel. L'intérieur du ré- servoir est un volume fermé qui est défini par les côtés du réservoir, un fond 18 et une paroi supérieure du réser- voir 20. On voit sur la figure que le réservoir comporte une ouverture 22 dans une partie de sa paroi supérieure , et qu'un bouchon 24 est fixé de façon étanche dans cette ouverture. Une conduite d'alimentation en carburant 26 traverse le bouchon 24,. et comporte une extrémité de prélèvement 28 placée dans la partie inférieure de l'inté- rieur 14 du réservoir, et une crépine de carburant 30 fixée à cette extrémité. L'intérieur 14 du réservoir contient également un dispositif émetteur indicateur du niveau de carburant 32. Ce dispositif est supporté par la conduite d'alimentation en carburant 26 et comporte une connexion qui traverse le bouchon 24, de sorte que le signal engendré par le dispositif est transmis à une jauge de niveau de carbu- rant. Une conduite de retour de carburant 34 traverse éga- lement le bouchon 24 et est reliée au dispositif d'utili- sation du carburant 16, de façon à ramener le carburant en excès à l'intérieur 14 du réservoir. Une vanne à trois voies 36 est représentée schématiquement dans une première section 38 de la conduite de retour du carburant, comprise entre le dispositif 16 d'utilisation de carburant et le bouchon 24. Une pompe 40 reliée à la vanne 36 est égale- ment représentée schématiquement. Lorsque la vanne est dans la position habituelle d'utilisation, la communica- tion avec la pompe 40 est fermée et la conduite de retour du carburant 34 est ouverte entre le dispositif d'utilisa- tion de carburant 16 et l'intérieur 14 du réservoir. On peut actionner la vanne 36 pour fermer la partie de la conduite de retour du carburant 34 qui fait communiquer cette vanne 36 avec le dispositif d'utilisation de carbu- rant 16, et pour faire communiquer la pompe 40 avec la partie de la conduite de retour du carburant 34 qui se trouve du côté du réservoir. On décrira ultérieurement ce fonctionnement de façon plus détaillée. Un ensemble de vanne 42 mettant en oeuvre l'inven- tion est monté à l'extrémité de la première partie de la conduite de retour du carburant 38, à l'endroit o cette partie de conduite pénètre dans la cavité intérieure 14 du réservoir, après avoir traversé le bouchon 24, en un noint situé immédiatement au-dessous de la paroi supé- rieure 20 du réservoir. L'ensemble de vanne est représen- té de façon nlus détaillée sur la figure 2. Une seconde section de conduite de retour du carburant 44 est reliée à la vanne 42 et descend à l'intérieur du réservoir de sorte que son extrémité délimite une ouverture 46 immé- diatement adjacente au fond 18 du réservoir. La vanne 42 comporte un corps 48 qui est formé de -10 façon à délimiter une chambre intérieure 50. Un premier orifice 52 communique avec la chambre 50 et est conçu de façon à recevoir l'extrémité 54 de la première section de la conduite de retour du carburant 38. Un second ori- fice 56 communique également avec la chambre 50 et est conçu de façon à recevoir l'extrémité 58 de la seconde partie 44 de la conduite de retour du carburant. L'ori- fice 56 est de préférence ménagé dans une paroi latérale de la chambre 50, tandis que l'orifice 52 est formé à l'extrémité supérieure du corps 48, de façon à déboucher vers le bas dans la chambre 50. Le corps comprend égale- ment une vanne en bec de canard 60, d'une seule pièce avec lui et placée à l'extrémité inférieure du corps de la structure de vanne, qui communique avec la chambre 50 et avec l'intérieur 14 du réservoir. On voit que la vanne en bec de canard 60 comporte deux lèvres 62 et 64 réali- sées en une matière suffisamment flexible et d'une manière telle qu'elles sont normalement légèrement en contact et que la vanne est fermée. Cependant, une pression du car- burant de la chambre 50 légèrement supérieure à la pres- sion dans la cavité intérieure 14 du réservoir provoque une séparation des lèvres 62 et 64, si bien que la vanne s'ouvre et que le carburant peut passer par la vanne et s'écouler de la chambre 50 vers l'intérieur 14 du ré- servoir. Lorsque la pression dans la chambre 50 est légè- rement inférieure à la pression à l'intérieur du réser- voir, la différence-de pression maintient les lèvres 62 et 64 hermétiquement fermées, de telle sorte que le car- burant, l'air ou les vapeurs présents dans la cavité inté- rieure 14 ne peuvent pas pénétrer dans la chambre 50 par la vanne 60 pendant que la pompe 40 fonctionne. Dans les conditions normales de fonctionnement, une quantité de carburant supérieure à celle nécessaire pour faire fonctionner le dispositif d'utilisation du carburant 16 est prélevée par la conduite d'alimentation en carbu- rant 26 et est fournie au dispositif d'utilisation de carburant. Le carburant en excès est ramené vers la cavité intérieure 14 du réservoir par la conduite de retour du carburant 34. Du fait qu'il n'est pas rare que du carbu- rant pour moteur diesel contienne un peu d'eau, à cause de la condensation de l'humidité dans le réservoir ou pour d'autres raisons, une petite quantité d'eau est habi- tuellement séparée du carburant et déposée au fond de la cavité intérieure 14 du réservoir. Tant que la température de l'eau est suffisamment élevée pour qu'elle demeure à l'état liquide, ceci ne pose aucun problème en ce qui con- cerne le retour du carburant. Le carburant s'écoule par l'ensemble de vanne 42 et la seconde section 44 de la con- duite de retour de carburant vers l'ouverture 46 et pénè- tre dans le réservoir. Cependant, l'ouverture 46 peut s'ob- turer dans certaines conditions. Bien qu'il ne soit pas courant qu'elle s'obture à cause d'une matière étrangère autre que le carburant et l'eau, il arrive assez couram- ment que l'eau se trouvant au fond du réservoir gèle par temps froid, ce qui fait que l'ouverture 46 est fermée par la glace. Ceci peut plus particulièrement se produire lorsque le niveau d'eau dans le réservoir de carburant se trouve bien au-dessus de l'ouverture 46. Lorsque l'ouverture 46 est bouchée, le carburant en retour ne peut pas sortir de la seconde section de la con- duite de retour de carburant 44 pour pénétrer dans le ré- servoir. Dans ces conditions, la vanne 42 fonctionne pour permettre le retour du carburant à l'intérieur -i4 du ré- servoir. Le carburant qui revient est à une pression suf- fisante pour qu'il s'établisse dans la chambre 50 une pression qui ouvre la vanne 60. Ce carburant en retour s'écoule alors directement dans la cavité intérieure 14 du réservoir par la vanne 42. Cette dernière supprime donc tout problème d'écoulement en retour du carburant. On peut prévoir un dispositif détecteur d'eau pour avertir l'opérateur lorsqu'il y a suffisamment d'eau au fond du réservoir 12 pour qu'il soit souhaitable de l'ex- traire. On peut également effectuer l'extraction d'eau d'une manière périodique. L'extraction d'eau s'effectue en utilisant la seconde section 44 de la conduite de retour du carburant en tant que tube d'extraction d'eau. Il est possible de siphonner l'eau, mais on peut l'ex- traire plus aisément et plus rapidement avec le disposi- tif qui est représenté schématiquement. On actionne la vanne 36 pour faire communiquer la section 44 de la con- duite de retour du carburant avec la pompe 40 tout en isolant la vanne 36 du dispositif d'utilisation du carbu- rant 16. La pompe 40 est ensuite actionnée pour pomper l'eau hors du réservoir. Ceci est obtenu en effectuant une aspiration par la vanne 36, la partie de la première section 38 de la conduite de retour du carburant qui se trouve entre la vanne 36 et la vanne 42, la chambre 50 et la seconde sect:icn 44 de la conduite de retour du carbu- rant. Ceci extrait l'eau du fond de la cavité intérieure 14 du réservoir, à travers l'ouverture 46. L'action de pompage peut continuer jusqu'à ce qu'un détecteur d'eau indique qu'il ne reste pratiquement plus d'eau dans le réservoir, ou jusqu'à ce que la pompe commence à évacuer du carburant et non de l'eau. On arrête alors la pompe et on ramène la vanne 36 à sa position habituelle. Pendant le pompage, la vanne 60 demeure fermée du fait de la pres- sion différentielle qui agit sur elle, ce qui fait que la pompe doit nécessairement recevoir l'eau provenant du fond du réservoir, par l'ouverture 46. Les figures 3, 4 et 5 représentent un ensemble de vanne modifié 142. L'ensemble de vanne 142 est raccordé à la première section 38 de la conduite de retour du car- burant par un premier orifice 152 qui débouche dans une chambre 150 ménagée à l'intérieur du corps 148. Dans cette vanne modifiée, l'extrémité supérieure 158 de la seconde section 44 de la conduite de retour du carburant pénètre dans la partie inférieure du corps 148 et com- porte ensuite un rétrécissement, -indiqué en 166. Le bord de l'extrémité supérieure 158 porte sur la face infé- rieure d'épaulements 168 qui sont formés dans des nervu- res 170, circonférentiellement espacées à l'intérieur de la chambre 150. Les nervures retiennent l'extrémité supé- rieure 158 de la section de conduite, tout en permettant la circulation du fluide dans la chambre 150. Ainsi, le carburant qui retourne peut passer de la section 38 dans la chambre 150 puis ensuite par l'ouverture 172 de l'ex- trémité supérieure de la partie rétrécie 166 de la sec- tion 44 de la conduite de retour du carburant. Les épau- lements 168 et les parties des nervures 170 qui maintien- nent en place, en position centrale, la partie rétrécie 166 peuvent être considérés comme un second orifice 136 formé par le corps 148 et recevant l'extrémité 158 de la seconde section 44 de la conduite de retour de carburant. La partie inférieure du corps 148 et de la chambre dans laquelle pénètre la seconde section 44 de con- duite de retour du carburant est conformée de façon à définir une série de vannes en bec de canard 160, circon- férentiellement espacées, qui s'ajustent étroitement au- tour de la section de conduite 44 et dont les lèvres 162 et 164 sont normalement fermées, de la même manière que celles de la vanne 60 de la figure 2. Pendant le retour normal du carburant, les vannes 160 demeurent dans la position représentée et le carburant entre dans la vanne 142 par l'orifice 152, il traverse au moins la partie supérieure de la chambre 150 et passe dans la seconde section 44 de la conduite de retour du carburant par son ouverture 172. Si l'ouverture 46 qui se trouve au fond du réservoir de carburant est bouchée ou présente une res- triction telle que le carburant qui retourne ne peut pas la traverser facilement pour s'écouler dans la cavité in- térieure 14 du réservoir, l'élévation de pression dans la chambre 150 est suffisante pour ouvrir les vannes 160 et le carburant en retour sort alors de la chambre 150 par ces vannes et pénètre dans la cavité intérieure 14 du réservoir sans passer par la seconde section 44 de la conduite de retour de carburant. Lorsqu'on doit extraire l'eau qui se trouve au fond du réservoir et que la vanne 36 est actionnée de façon correspondante, la pompe 40 ex- trait l'eau et la pression différentielle entre la cham- bre 150 et l'intérieur 14 du réservoir ferment les vannes , en fonctionnant de la même manière que la vanne 60 décrite précédemment. Les vannes en bec de canard 60 et 160 sont des van- nes en une seule pièce et, de ce fait, ont une structure relativement simple qui supprime la nécessité d'assembler des parties de vanne séparées. 2485098 REVENDICATION Dispositif d'alimentation en carburant et de retour de carburant comprenant un réservoir de carburant (12), une conduite d'alimentation en carburant (26) destinée à extraire le carburant du réservoir en vue de son uti- lisation dans un moteur ou analogue, et une conduite de retour du carburant (34) destinée à ramener vers le ré- servoir le carburant en excès, caractérisé en ce que la conduite de retour du carburant (34) est adaptée également à extraire l'eau présente dans le réservoir de carburant (12), dans certaines conditions de fonctionnement, et com- porte une première section de conduite (38) qui pénètre dans le réservoir de carburant, au sommet de celui-ci, une seconde section de conduite (44) qui va d'une région voisine de la paroi supérieure du réservoir de carburant jusqu'à un point adjacent au fond du réservoir, et un en- semble de vanne (42) qui relie les première-et seconde sections de conduite; et en ce que l'ensemble de vanne (42) comprend un corps (48, 148) dans lequel est ménagée une chambre (50, 150), un premier orifice (52, 152) qui est raccordé à la première section de conduite et qui dé- bouche dans la chambre, un second orifice (56, 156) qui est raccordé à la seconde section de conduite et débouche dans la chambre, et une vanne en forme de bec de canard (60, 160), fermée dans les conditions normales, qui est formée au moins en partie par le corps et qui communique avec la chambre de telle sorte qu'elle s'ouvre pour une pression positive prédéterminée dans cette chambre, afin de permettre le passage direct du carburant de la chambre vers le réservoir de carburant lorsque la seconde section de conduite présente une restriction suffisante pour que le carburant de retour établisse cette pression positive prédéterminée, tandis que pour une pression négative dans la chambre, cette vanne demeure fermée pour permettre d'ex- traire l'eau qui se trouve au fond du réservoir, par la se- conde section de conduite, la chambre et la première section de conduite, dans certaines conditions de fonctionnement.