Brevet FR2490734A1 — publié le 19820326

1. La présente invention concerne en général un nou- veau dispositif de traitement de carburant pour camions et véhicules automobiles à moteur diesel, ainsi que pour des installations entraînées par moteur diesel. Dans l'art antérieur des dispositifs de ce type sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique suivants: Dunnam n 4.091,782; Quinn n 4.146.002; Gratzmuller n 3.354.872; McMinn no 3.396.512; McCabe n 3.762. 548; Campbell n 3.768.730; Richard n 3.913.543; Cheysson n 3.925.204; Virgil n 3.935.901; McQuerry nO 3.209.816; Rehm n 3.962.999; Zabenski n 4.015.567; Amano n 4.027.639; Linder n 4.044.742; Hawkins n 4.072. 138 et Richards n 4.091.265. Dans l'art antérieur, lorsque le gazole pour mo- teur diesel était abondant et relativement peu coûteux, il y avait peu de problèmes concernant la qualité de ce carbu- rant à cause de la concurrence importante s'exerçant entre vendeurs. Les raffineries, les distributeurs, et les détail- lants prenaient soin à maintenir le carburant exempt d'eau, et ne procédaient généralement pas au pompage des sédiments lourds accumulés au fond des cuves de stockage. Ces temps derniers,avec le manque de pétrole, les fournisseurs de car- burant peuvent vendre sans difficulté la totalité du carbu- 2. rant dont ils disposent.De plus, les fournisseurs de carbu- rant ont dans le passé mélangé à leur gazole du kérosène et d'autres carburants ayant des points de nuage et de fluage plus faibles de façon à en faciliter l'écoulement et l'uti- lisation par temps froid. Les allocations de carburant dues aux règlements gouvernementaux et à la crise des approvision- nements en pétrole ont maintenant rendu cette pratique pres- que impossible. Il en résulte une nette tendance vers l'uti- lisation de carburants de qualité inférieure contenant sen- siblement davantage d'impuretés tels quel'eau et les maté- riaux en particules, lesquelles ne permettent pas un fonc- tionnement correct d'un moteur diesel. En conséquence, un objet principal de la présente invention est de prévoir un dispositif de traitement nouveau et perfectionné de carburant pour camions diesel et autres véhicules automobiles à moteur diesel ayant pour fonction d'enlever l'eau contenue par le carburant tout en permet- tant une plus grande économie en carburant. Un autre objet de la présente invention est de pré- voir un dispositif de traitement de carburant qui comprend un élément de filtrage de carburant unique et incorporé, mais amovible (par exemple du type à vissage ou du type à enfoncement). Un autre objet de la présente invention est de pré- voir un nouveau dispositif de traitement de carburant qui permet de chauffer le carburant de façon à améliorer son aptitude au filtrage,l'efficacité de la combustion, l'extrac- tion d'eau et à réduire la cristallisation des cires conte- nues dans le carburant. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un nouveau dispositif de traitement de carburant qui permet d'extraire l'eau afin de protéger les composants de la pompe de carburant et du système d'injection, et qui protège les éléments du filtre de carburant de façon à augmenter la durée de vie active de celui-ci. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un nouveau dispositif de traitement de carburant qui 24907. 3. après montage dans le circuit d'eau du système de chauffage permet une commande automatique de la chaleur appliquée au dispositif, en ce sens que le conducteur commande simultané- ment le chauffage du compartiment passager et la chaleur du dispositif de traitement de carburant. Un autre objet de la présente invention est de permettre l'utilisation de l'énergie thermique de l'huile du carter ou de lubrification provenant du moteur - qu'il soit à refroidissement à air ou à eau - de façon à chauf- fer le gazole et de profiter des avantages offerts par la présente invention. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 représente une installation typi- que d'un dispositif de traitement de carburant selon la présente invention; La figure 2 représente un mode de réalisation particulier de la présente invention avec un filtre de car- burant incorporé (deux types: en une même pièce ou à vissa- ge); La figure 3 représente une vue en élévation avant du mode de réalisation de la figure 2; La figure 4 représente une vue en coupe prise le long de la ligne 4-4 de la figure 3; et La figure 5 est une vue schématique générale du trajet du gazole dans le mode de réalisation des figures 2 à 4. La figure 1 représente une installation typique d'un dispositif de traitement de carburant 10 selon la pré- sente invention. Le dispositif 10 a de préférence la forme d'un récipient en aluminium extrudé sans couture 12 compor- tant un bouchon de mise à l'atmosphère ou de remplissage 14 à sa partie supérieure et un raccord de vidange 16 à sa par- 4. tie inférieure. Un liquide de refroidissement chaud (par exemple un liquide provenant du circuit de retour d'eau du système de chauffage ou l'huile du moteur) est introduit dans le récipient 12 par une conduite d'admission 18. Ce liquide est introduit dans le récipient 12 par un raccord d'admission 20 et circule de façon rectiligne dans la partie centrale du récipient dans une conduite 22, et à l'extrémi- té de celle-ci passe dans une conduite de sortie 24 reliée au récipient 12 par un raccord 26. Le liquide de refroidis- sement chaud quitte le récipient 12, traverse la conduite 24, et est renvoyé, par l'intermédiaire d'une conduite du sys- tème de chauffage,à la pompe à eau (non représentée) du vé- hicule. Le dispositif de traitement de carburant 12 et la conduite intérieure 22 sont de préférence en aluminium à cause des excellentes propriétés de transfert de chaleur de ce métal et de sa compatibilité avec le système de refroidis- sement du véhicule. Cependant,d'autres matériaux peuvent na- turellement être utilisés pour leur réalisation. Le gazole humide froid provenant du réservoir du camion ou du véhicule est introduit dans le dispositif 10 par une conduite 28 et un raccord d'admission 30 et est alors transféré à l'intérieur du récipient 12. Le gazole pendant son passage dans la partie intérieure du récipient 12 est chauffé par mouvement opposé et contact avec le liquide de refroidissement chaud traversant la conduite 22. Par suite de l'échange de chaleur se produisant à l'intérieur du réci- pient 12 ainsi que de la différence importante entre la chaleur spécifique du gazole et la chaleur spécifique de l'eau,l'eau en suspension (ainsi que tout cristal de glace suspendu dans le carburant) se sépare du carburant et se dépose au fond du récipient 12 en 32 au- dessous du carburant 33. Le carburant chaud, exempt d'eau, traverse alors la conduite de sortie 34 après passage dans le raccord 36, puis est introduit dans un filtre primaire de carburant 38 d'o il est transmis au moteur diesel. Un support 40 et un moyen de fixation par boulons 5. en forme de U, 42, 44 peuvent être utilisés pour monter le dispositif de traitement de carburant sur un endroit appro- prié du véhicule. On procèdera maintenant à la description du mode de réalisation de la présente invention représenté dans les figures 2 à 5, o le dispositif comprend un filtre de carbu- rant incorporé en une pièce. Dans le mode de réalisation des figures 2 à 5, le dispositif de traitement de carburant a la forme d'un récipient cylindrique généralement al- longé 102 comportant un élément de filtre en une pièce 104 à son extrémité supérieure et un bouchon de vidange 106 à son extrémité inférieure. Un liquide de refroidissement chaud (en provenance, par exemple, du circuit d'eau de retour du système de chauffage) est introduit dans le récipient 102 par une conduite d'admission 108,puis traverse le récipient en suivant une conduite 109 pour sortir par une conduite 110. Le gazole froid ou non traité provenant du réser- voir du camion ou du véhicule est introduit dans le dispo- sitif 100 par une conduite d'admission 112,puis passe à l'in- térieur du récipient 102 en suivant une conduite 113. Le gazo- le, après avoir traversé la partie intérieure du récipient 102, est chauffé par mouvement opposé et contact avec le li- quide de refroidissement chaud traversant la conduite 109. Par suite de l'échange de chaleur se produisant à l'intérieur du récipient 102, ainsi que de la différence importante en- tre la chaleur spécifique du carburant et celle de l'eau, l'eau en suspension (ainsi que tout cristal de glace en sus- pension dans le carburant) se sépare du carburant et se dépo- se au fond du récipient 102 de la même manière que dans le cas du mode de réalisation représenté en figure 1. Le carburant chauffé, exempt d'eau, quitte alors le récipient 102 par une conduite ou passage 115 qui l'introduit dans l'élément filtrant 104, lequel comprend un matériau filtrant représen- té en 117. Le matériau 117 a pour fonction d'enlever les ma- tériaux en particules se trouvant dans le carburant. L'élément filtrant 104 est du type à vissage (ou du type à enfoncement) et forme un même ensemble avec le dis- 6. positif 100 grâce à une liaison filetée 119. Après passage du carburant dans le matériau filtrant 117, celui-ci sort du filtre par une conduite 121 et une conduite 123. Des caractéristiques supplémentaires du mode de réalisation représenté en 100 et en particulier du mode de réalisation de la figure 2, sont que le fond du récipient 102 peut comprendre une partie transparente 127 permettant d'observer l'eau qui y est recueillie, ce qui facilite son extraction périodique. De plus, la longueur inférieure du récipient 102 peut être accrue de façon à donner au dispo- sitif une capacité variable en fonction des besoins en car- burant du moteur. Un moyen de support 125 peut être utili- sé pour monter le dispositif 100 sur un endroit approprié du véhicule. Le dispositif de traitement de carburant de la présente invention fonctionne à la manière d'un dispositif chimique ou pétrochimique plutôt qu'à la manière d'un dis- positif mécanique. Certains avantages importants de la pré- sente invention sont les suivants: (1) la chaleur spécifique du carburant est appro- ximativement le tiers de celle de l'eau; (2) la densité du carburant est approximativement 80 % de celle de l'eau; (3) le coefficient de dilatation différentielle entre le gazole et l'eau est si différent que lorsque le carburant est chauffé,le phénomène jumelé de la chaleur spécifique et du coefficient de dilatation provoque une séparation et une chute rapides de l'eau emprisonnée ou en suspension dans le carburant - ce qui en permet le recueillement et la vidange; (4) la tension de surface de l'eau libre - après séparation dans le dispositif de la présente invention - évite que l'eau se trouvant dans le dispositif de traite- ment de carburant ne soit de nouveau en suspension dans le carburant; (5) la croissance des bactéries se produit dans les carburants uniquement lorsqu'il y a présence d'eau. Les bactéries constituent l'ennemi le plus important des fil- tres de carburant à cause de leur effet de colmatage. Les bactéries ont fait la preuve de leur aptitude à "former des 4 9 O7. 7. mèches" autour des filtres de carburant afin de permettre leur propagation sur les éléments filtrants - d'o un colma- tage rapide des filtres, des arrêts des moteurs et des véhi- cules et des réparations coûteuses. L'eau contenue dans le carburant peut également provoquer la formation d'acide sul- furique, d'o un danger pour les accessoires et le fonc- tionnement d'un moteur. Le dispositif de la présente inven- tion, grâce à sa fonction d'extraction de l'eau contenue dans le carburant,permet d'éviter les problèmes de formaton de bactéries et d'acide sulfurique; (6) le dispositif de traitement de carburant de la présente invention permet d'extraire effectivement l'eau du carburant, enlevant plus de 99,7 de l'eau en suspension - y compris l'eau formée par la détérioration de la molécule d'hydrocarbure, et l'oxydation de l'oxygène libre de l'atmosphère; (7) des cristaux de glace se forment dans le carburant par temps froid (0 ou moins) lorsque des molécules d'eau sont présen- tes dans les carburants. La densité de la glace est très proche de celle du carburant et permet à la glace de circu- ler avec le carburant jusqu'au filtre. Lorsque cela se pro- duit, les cristaux de glace peuvent totalement stopper, ou tout au moins réduire sérieusement,la circulation du carbu- rant vers le moteur. La chaleur spécifique de la glace est de 0,505 (soit environ la moitié de celle de l'eau); les cris- taux de glace fondent rapidement dans le dispositif de trai- tement de carburant de la présente invention. L'eau liquide nouvellement formée, étant beaucoup plus froide que le car- burant et par conséquent beaucoup plus lourde, tombe immé- diatement au fond du dispositif d'o elle peut être vidangée; (8) le dispositif de traitement de carburant de la présente invention empêche la formation de paraffines lorsque la tem- pérature ambiante tombe au-dessous du point de nuage du car- burant. En particulier, le poids plus élevé des molécules de paraffines et de naphtalène en permet le maintien à l'état liquide. En permettant l'utilisation de ces éléments lourds du carburant par temps froid, une économie en carburant est réalisée et le coût de l'addition d'agents chimiques ou de i, -., - _ - - - - 8. carburants plus légers afin de dissoudre la paraffine est éliminé; (9) le carburant, en particulier le gazole pour moteur diesel, se contracte en se refroidissant. Les injec- teurs de carburant fonctionnent par déplacement d'un volume spécifique, par conséquent le potentiel thermique du gazole sur une base volumique change en fonction de la température. Le dispositif de traitement de carburant de la présente in- vention facilite les économies de carburant des équipements à moteur diesel par temps froid en ramenant la molécule de gazole à une température en concordance avec les réglages et étalonnages de moteur effectués en usine. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. a490734 9. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de traitement de carburant pour mo- teur diesel de camions, d'automobiles et analogues, carac- térisé en ce qu'il comprend: - un moyen de récipient tubulaire allongé, orien- té verticalement, pour séparer l'eau du carburant; - un moyen de conduite d'admission près de la partie supérieure du récipient pour introduire le liquide de refroidissement chaud du moteur dans le récipient; - un autre moyen de conduite traversant la par- tie centrale du récipient pour transmettre le liquide de re- froidissement chaud à travers celle-ci; - un moyen de conduite de sortie pour remettre en circulation le liquide de refroidissement dans le système de refroidissement du moteur; - un second moyen de conduite d'admission pour introduire le carburant à l'intérieur du récipient près du point médian de celui-ci afin d'en permettre la traversée; - un second moyen de conduite de sortie du car- burant pour transmettre au moteur le carburant exempt d'eau; et - un moyen de vidange à la partie inférieure du récipient pour permettre la vidange de l'eau qui y a été recueillie. 2 - Dispositif selon la revendication l,caracté- risé en ce qu'il comprend un moyen de filtre en une pièce incorporé au récipient et effectuant une opération de fil- trage du carburant pendant sa traversée du dispositif. 3 - Dispositif de traitement de carburant desti- né à être utilisé dans des moteurs diesel de camions, auto- mobiles, et analogues, caractérisé en ce qu'il comprend: - un récipient tubulaire orienté verticalement, réalisé généralement sans couture, pour séparer l'eau du car- burant, - un moyen de conduite d'admission près de l'ex- trémité supérieure du récipient pour introduire le liquide de refroidissement chaud du moteur; 10. - un autre moyen de conduite traversant la partie centrale du récipient pour transmettre le liquide de refroi- dissement chaud à travers celle-ci; - un moyen de conduite de sortie à proximité de la partie inférieure du récipient pour remettre en circulation le liquide de refroidissement dans le système de refroidissement du moteur; - un second moyen de conduite d'admission pour introduire le carburant à l'intérieur du récipient à proxi- mité du point médian de celui-ci afin d'en permettre la traversée; - un second moyen de conduite de sortie du carbu- rant à proximité de la partie supérieure du récipient pour transmettre au moteur le carburant exempt d'eau; et - un moyen de vidange à la partie inférieure du récipient pour la vidange de l'eau qui y a été recueillie. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce qu'il est exempt de parties mobiles et ne compor- te aucun joint intérieur susceptible de fuir ou de se dété- riorer. - Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre un moyen à proximité de la partie supérieure du récipient pour la mise à l'atmosphè- re de celui-ci lorsqu'on le souhaite. 6 - Dispositif de traitement de carburant pour moteur diesel, caractérisé en ce qu'il comprend: - un récipient tubulaire allongé orienté vertica- lement pour séparer l'eau du carburant; - un moyen de conduite d'admission près de la partie supérieure du récipient de façon à introduire le liquide de refroidissement chaud du moteur; - un autre moyen de conduite traversant la par- tie intérieure centrale du récipient pour transmettre le liquide de refroidissement chaud à travers celle-ci; - un moyen de conduite de sortie à proximité de la partie inférieure du récipient pour remettre en circula- tion le liquide de refroidissement dans le système de refroi- 24907' 11. dissement du moteur; - un second moyen de conduite d'admission pour in- troduire le carburant à l'intérieur du récipient à proximi- té du point médian de celui-ci afin d'en permettre la tra- versée; - un second moyen de conduite de sortie du carbu- rant à proximité de la partie supérieure du récipient pour transmettre au moteur le carburant exempt d'eau; et - un moyen de vidange à la partie inférieure du récipient pour vidanger l'eau qui y a été recueillie. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractéri- sé en ce qu'il comprend en outre un moyen à proximité de la partie supérieure du récipient pour la mise à l'atmosphère de celui-ci lorsqu'on le souhaite. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractéri- sé en ce qu'il est exempt de pièces mobiles et ne comporte aucun joint intérieur susceptible de fuir ou de se détério- rer. 9 - Dispositif de traitement de carburant compor- tant un élément filtrant en une pièce destiné à être utili- sé dans des moteurs diesel de camions, automobiles et analo- gues, caractérisé en ce qu'il comprend: - un récipient tubulaire allongé orienté verticale- ment pour séparer l'eau du carburant; - un élément filtrant engagé dans la partie supé- rieure du récipient et formant une même pièce avec celui-ci; - un moyen de conduite d'admission près de la par- tie supérieure du récipient pour introduire le liquide de refroidissement chaud du moteur dans le récipient; - un autre moyen de conduite traversant la partie centrale du récipient pour transmettre le liquide de refroi- dissement chaud à travers celle-ci; - un moyen de conduite de sortie pour remettre en circulation le liquide de refroidissement dans le système de refroidissement du moteur; - un second moyen de conduite d'admission pour in- troduire le carburant à l'intérieur du récipient à proximité t Éó9O734 12. du point médian de celui-ci pour en permettre la traversée; - un autre moyen de conduite intérieure pour trans- mettre le carburant exempt d'eau vers le haut afin qu'il tra- verse l'élément filtrant; - un second moyen de conduite de sortie pour enlever le carburant de l'élément filtrant et transmettre le carbu- rant au moteur; et - un moyen de vidange à la partie inférieure du ré- cipient pour vidanger l'eau qui y a été recueillie.