Brevet FR2523216A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne un appareil de chauffage de liquides,et en particulier mais non exclusivement de combustibles liquides pour moteurs à combustion interne. Les combustibles liquides sont composés d'un certain nombre de constituants qui sont liquides à des températures normales, mais qui peuvent geler dans des conditions de froide Les fractions gelées du combustible peuvent entraver le fonctionnement du système d'alimentation du moteur, en particulier le système d'alimentation d'un moteur diesel, dans la mesure où ce dernier système fait appel à un ou plusieurs filtres fins dont le rôle est d'arrêter les petites particules de poussière de façon & minimiser la détérioration des surfaces de travail de la pompe à combustible. Les fractions gelées du combustible sont arrêtées par le filtre et bouchent progressivement le filtre, l'alimentation du moteur en combustible étant ainsi empéchée. On sait prévoir des appareils de chauffage électriques qui chauffent le combustible, et une forme d'un tel appareil est représenté dans le brevet US 4 091 265. Dans ce cas, l'ap pareil de chauffage est situé dans une chambre que le combustible traverse avant de traverser le filtre. L'appareil de chauffage décrit dans le brevet mentionné ci-dessus comprend une unité de chauffage comportant deux résistances dans lesquelles la majeure partie de la puissance électrique est dissipée, et deux transistors de puissance qui contrôlent linten- sité du courant électrique dans leur résistance respective. L'unité comporte en outre des transistors de contre et un appareil sensible à la température, les divers composants étant immergés dans le combustible qui circule à travers la chambre. Un inconvénient de ce type d'appareil réside dans le fait que les surfaces des composants chauffés sont très petites et par conséquent, afin de réaliser un chauffage rapide, la température des composants doit être relativement élevée. Ceci peut s'avérer problématique lorsque la chambre est vidée du combustible et, dans un tel cas, apparut le risque que les surfaces des composants deviennent dangereusement chaudes. Un autre inconvénient est le fait que le combustible est en contact avec les composants électriques, qui doivent par conséquent être choisis de façon à résister à l'action du combustible ainsi qu'a' tout contaminant contenu dans le combustible, par exemple de l'eau. L'objet de la présente invention est de proposer un appareil de chauffage pour liquides se présentant sous une forme simple et commode. A cet effet la présente invention concerne un appareil de chauffage pour liquides comprenant un corps métallique présentant une face sensiblement plane, un passage d'écoulement pour le liquide destiné à etre chauffé ménagé au moins en partie dans le corps, un élément de chauffage électrique en feuille montée sur une plaque de-support électriquement isolante, une plaque de fixation, des moyens pour fixer la plaque de fixation au corps, la plaque isolante étant située contre la plaque de fixation et la feuille de chauffage tournée vers ladite face du corps, une feuille électriquement isolante étant disposée entre la feuille de chauffage et ladite face, ladite feuille isolante étant d'une épaisseur et étant constituée d'un matériau tels que la chaleur engendrée dans la feuille lorsque celle-ci est reliée à une source d'alimentation électrique est transmise au corps pour chauffer le liquide dans le passage d'écoulement. Un exemple d'appareil de chauffage selon l'invention est décrit ci-dessous en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en perspective éclatée de l'appareil, selon l'invention - la Fig. 2 est une vue en élévation de face d'une partie de l'appareil représenté sur la figure 1 - la Fig. 3 est une vue similaire à celle de la figu re 2, d'une autre partie de l'appareil représente sur la figure 1, - la Fig. 4 est une vue en coupe partielle de l'appareil représenté sur la figure 1, - la Fig. 5 est une vue similaire à celle de la figure 2, d'une autre partie de l'appareil représenté sur la figure 1, - la Fig. 6 est un schéma d'un circuit électrique illustrant une façon de relier l'appareil au circuit électrique d'un moteur, et - la Fig. 7 est une vue similaire à celle de la figure 3, montrant une autre réalisation. En référence aux figures 1 à 5 des dessins, l'appareil 10 comprend un corps composite formé à partir de deux plaques rectangulaires métalliques, par exemple en un alliage d'aluminium. Les faces en regard l'une de l'autre des plaques 11 sont séparées par un joint 12 qui est constitué d'un matériau capable de résister à la chaleur et au liquide destiné à être chauffé. Dans la face de chacune des plaques de matériau située en regard de l'autre est ménagée, comme le montre la figure 3, une partie d'un passage d'écoulement, le passage étant indiqué en 13. Chaque passage est allongé, une de ses extrémités étant reliée å une ouverture de passage 14.L'autre extrémité du passage d'écoulement se termine juste avant une autre ouverture de passage 14A, mais les deux passages d'é- coulement sont reliés entre eux par une ouverture d'écoulement 15 ménagée dans le joint, le joint comportant des ouvertures correspondant aux ouvertures 14, les ouvertures du joint étant plus petites. Les ouvertures 14 des plaques, qui donnent sur les passages d'écoulement, présentent à l'intérieur un bouchon 16. Le bouchon 16 a la forme d'un boulon comportant une tête hexagonale et une tige filetée qui, en fonctionnement, peut s'engager dans un orifice taraudé prévu par exemple dans un carter du autre ou une monture spéciale.Entre ses extrémités, la tige du boulon présente une partie élargie 17 qui, lorsque l'assemblage est effectué établit une étanchéité avec le bord de l'ouverture respective du joint 11. Des trous borgnes s'étendent à l'intérieur des extrémités opposées du boulon, et donnent sur la périphérie de la tige du boulon, respectivement de part et d'autre de la partie élargie 17. Après assemblage les trous borgnes communiquent sur le trajet d'écoulement du combustible avec le filtre, ce qui a pour conséquence que l'écoulement de combustible a lieu via le passage d'écoulement 13 de l'une des plaques 11, à travers l'ouverture 15 du joint 12 et le long du passage d'écoulement 13 dans l'autre plaque. En fonctionnement, un boulon complémentaire au boulon 16 traverse les autres ouvertures 14 et l'ouverture de la plaque, de façon conventionnelle. Une forme modifiée de plaque est désignée par 40 sur la figure 7. Dans cette réalisation, le passage d'écoulement 41 a une forme légèrement différente, mais la différence principale en comparaison avec l'exemple représenté sur la figure 3 est que les deux extrémités du passage d'écoulement communiquent respectivement avec les ouvertures 40. Dans cet e exemple, le joint 12 n'est pas muni de l'ouverture 15. Une disposition de l'écoulement similaire à celle décrite ci-dessus peut être obtenue en utilisant un boulon 16 dans une paire d'ouvertures 14 et, dans l'autre paire d'ouvertures 14 un boulon dont la tige présente un évidement avec le bord de l'ouverture du joint. Cette forme d'écoulement peut être considérée comme étant un écoulement série, puisque les passages d'écoulement 13 sont reliés en série. Il est possible de prévoir un écoulement parallèle en utilisant deux boulons de conception légèrement différente par rapport à ceux décrits. Pour un écoulement parallèle, chaque boulon présente un per çage borgne qui donne sur deux orifices situés sur les côtés opposés du joint. Un boulon constitue l'entrée de combustible et l'écoulement de combustible se divise entre les passages d'écoulement 13. L'autre boulon tient lieu de sortie de combustible et ses deux orifices reçoivent le combustible à par tir des passages d'écoulement, le combustible se mélangeant dans l'alésage borgne du boulon. Llappareil, bien qu'il puisse être monté sur une monture séparée, est destiné à notre monté sur une unité de filtrage. En utilisant différentes formes de boulons, on peut obtenir un écoulement série ou parallèle sans avoir à prévoir differents appareils de base. Chaque plaque 11 présente une face plane 18 qui, de façon appropriée, est évidée au dessous de la surface extérieure de la plaque. Respectivement en contact avec les faces 18 sont prévues deux feuilles électriquement isolantes 19 dont le matériau qui les constitue et l'épaisseur sont tels qu'elles transmettent la chaleur aux faces associées 18 à partir d'éléments de chauffage qui sont montés sur des plaques de support électriquement isolantes 20. De façon appropriée, les plaques sont constituées d'un matériau stratifié isolant du type utilisé pour la fabrication de circuits imprimés et, sur les faces des plaques 20 tournées vers les feuilles 19, sont formés des éléments de chauffage électrique en feuille indiqués en 21 sur la figure 2. Les éléments de chauffage sont de forme allongée et peuvent être formés en utilisant les techniques conventionnelles des circuits imprimés.Les plaques 20 comportent des prolongements 22 qui portent des bornes électriques 23, à des fins de connexion avec un circuit d'alimentation, comme décrit ci-dessous. Les feuilles 19 peuvent & re constituées d'un matériau â base de silicone renforcé de fibres de verre. Les feuilles peuvent encore être constituées de Nylon (marque déposée) renforcé de fibres de verre ou, dans le cas con*raire, revêtu d'une graisse aux silicones. Des feuilles de fixation métalliques 24 sont situées contre les surfaces extérieures des plaques 20 et les divers constituants sont maintenus assemblés au moyen de fixations sous la forme de boulons 25 traversant des ouvertures correspondantes prévues dans les divers constituants. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, deux transistors de puissance 26 sont respectivement montés sur les plaques, et sont électriquement reliés aux circuits imprimés situés sur les plaques 20. Une des plaques 11 présente un perçage destiné à recevoir un capteur de température 27, et l'appareil est enfermé dans un capot 28. Le capot présente une ouverture permettant aux liaisons électriques d'être effectuées sur les bornes 23. En fonctionnement, l'appareil est positionné dans le système d'alimentation, en amont du filtre, et, lorsque de l'énergie électrique est fournie, le combustible est chauffé, ce qui minimise le risque de boucher le filtre dans des conditions de froid avec des fractions gelées du combustible. I1 est nécessaire de prévoir une certaine forme de protection, afin d'empêcher un échauffement excessif du matériau des plaques dans le cas d'une défaillance des circuits de contrôle associés aux transistors. Si les transistors restent dans leur état passant, alors il est nécessaire d'assurer la rupture de l'élément de chauffage une fois qu'une température excessive a été atteinte. I1 y a deux façons de réaliser ceci. La première méthode consiste à exploiter la dilatation de la feuille de cuivre constituant l'élément de chauffage. Lorsqu'elle s'échauffe jusqu'à une température excessive, la feuille va se dilater et se flamber et, lorsque ceci arrive, la température de cette partie de l'élément de chauffage va sensiblement s'élever jusqutà un point auquel elle va se rompre, coupant le circuit électrique de l'élément de chauffage. Une partie spéciale peut entre prévue sur l'élément de chauffage, dont la largeur est plus faible, et qui ne peut donc admettre qu'une intensité du courant plus faible. Cette partie, indiquée en 29 sur la figure 2, est prévue de façon appropriée sur le prolongement 22 de la plaque. Comme solution autre que celle consistant à exploiter le flambage de l'élément de chauffage, les feuilles 19 peuvent être constituées d'une matière thermoplastique comme le Nylon (marque déposée), ayant un point de fusion adéquatement bas. Dans ce cas, lorsque la température de l'élément de chauffage s'élève au dessus d'une valeur prédéterminée, la matière plastique fondra, autorisant l'élément de chauffage à s'appuyer contre les plaques 11. On peut faire en sorte qu'il existe une différence de potentiel entre l'élément de chauffage et les plaques sur toute la longueur de l'élément de chauffage, et, lorsqu'un tel contact est établi, un chauffage plus fort a lieu, de façon à réaliser la rupture de l'élément et, par conséquent, une interruption du trajet de conduction de l'é- lément. Le capteur de température 27 est monté dans la plaque à proximité des transistors 26 qui sont eux-memes montés sur la plaque et s'échauffent à cause du passage d'un courant électrique. Ceci facilite le contrale de la température du combustible quittant l'appareil de chauffage, et il est possible de contraler le combustible a' 1 OC près. En référence à la figure 6, les deux éléments de chauffage 21 font partie du circuit, auquel ils sont destinés à ê- tre reliés en parallèle, et la conduction des transistors de puissance est contrôlée par un circuit de commande 30, dont une borne est reliée à une borne d'alimentation négative 31, l'élément de chauffage étant connecté via un interrupteur 32 et un fusible 33 à une borne d'alimentation positive. Le fusible est choisi, dans le cas d'une défaillance du circuit de commande 30 et de la fusion de la feuille 19, pour fondre de préférence à la fusion de l'élément de chauffage lui-mme. On notera cependant qu'une fois que l'élément de chauffage a été endommagé de cette façon, alors il est probable qu'il ne pourra pas être ultérieurement utilisé. Comme on peut l'ob- server sur la figure 6, deux lampes témoins sont prévues, la première référencée 35, étant connectée entre la borne 31 et la borne de l'interrupteur 32 qui est connectée aux éléments de chauffage, et la seconde, référencée 36, en un point situé entre le circuit de commande 30 et les éléments de chauffage et sur une borne d'alimentation positive 37 qui est elle-mê- me connectée à la borne d'alimentation positive de la batterie du véhicule, via l'interrupteur de commande normal du véhicule.Lorsque le commutateur de contre est fermé et que la température du combustible, telle que captée par le capteur 27 qui fait partie du circuit de commande 30, est inférieure à une valeur prédéterminée, la lampe 26 sera allumée. Ceci signale au conducteur du véhicule qu'il doit fermer l'interrupteur 32, auquel cas la lampe 35 s'allumera également. Les deux lampes resteront allumées jusqu'à ce que la température du combustible atteigne la valeur souhaitée, auquel cas la lampe 36 s'éteindra et le conducteur du véhicule, s'il le souhaite, peut alors ouvrir l'interrupteur 32. Si on le souhaite, les transistors de puissance peuvent être contrôlées par des circuits de commande séparés 30 et, dans ce cas, deux lampes témoins correspondant à la lampe 36 peuvent être prévues. Les deux circuits de commande peuvent être réglés pour fonctionner à des températures différentes, de sorte que les deux éléments de chauffage ne sont mis en service que lorsque le combustible est très froid. Une autre réalisation fait appel à des thermostats à la place des transistors de puissance. Les thermostats sont montés sur les prolongements 22 des plaques respectives et comportent une surface qui est maintenue en contact thermique satisfaisant avec la plaque associée. Le contrôle de la température du combustible n'est pas aussi précis en utilisant ce procédé de contrôle, mais le coût est inférieur et un carter séparé pour les circuits de commande n'est pas nécessaire. Des fusibles sensibles à la température peuvent etre prévus en série avec les éléments de chauffage et les thermostats, et les thermostats peuvent avoir différents réglages de température. Le capot 28 est maintenu en place de façon appropriée par un composé de remplissage de type époxyde ou équivalent qui remplit tout vide à l'intérieur du capot et maintient également les transistors ou les thermostats fermement en place. R r V r N D I C~A T I O N S 1 - Appareil de chauffage pour liquides caractérisé par le fait qu'il comprend un corps métallique (11), un passage d'écoulement (13) pour le liquide destiné à être chauffétména- gé au moins en partie dans le corps, un élément de chauffage électrique en feuille (21) monté sur une plaque de support (20) électriquement isolante, une plaque de fixation (24), des moyens (25) pour fixer la plaque de fixation (24) au corps, la plaque isolante 20 étant située contre la plaque de fixation (24) et l'élément de chauffage en feuille (21) tourné vers ladite face du corps, une feuille électriquement isolante (19) étant disposée entre l'élément de chauffage (21) et ladite face, ladite feuille isolante (19) étant d'une épaisseur et étant constituée d'un matériau tels que la chaleur engendrée dans luté~ lément (21) lorsque celui-ci est relié à une source d'alimenta- tion électrique est transmise au corps pour chauffer le liquide dans le passage d'écoulement (13). 2 - Appareil de chauffage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit corps métallique comprend une plaque de forme sensiblement rectangulaire (11), l'appareil comportant deux de ces plaques, un joint (12) disposé entre lesdites plaques, chaque plaque présentant, formée dans sa surface tournée vers le joint, une partie d'un passage d'écoulement (13), la partie restante du passage d'écoulement étant définie par la surface adjacente du joint, à chaque plaque étant associés un élément de chauffage électrique en feuille (21) monté sur une plaque de support isolante (20), une plaque de fixation (24) et une feuille électriquement isolante (19) disposée entre l'élément de chauffage (21) et la plaque (11), les composants étant maintenus assemblés par des boulons (25) traversant des ouvertures prévues dans ceux-ci. 3 - Appareil de chauffage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque plaque (11) est munie d'une ouverture de passage (14) communiquant avec une extrémité du passage d'écoulement respectif (13), lesdites ouvertures (14) étant alignées pour permettre à un boulon (16) de les traverser, le joint (12) présentant une ouverture alignée avec les ouvertures des plaques, mais de taille plus petite. 4 - Appareil de chauffage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit joint (12) est muni d'une ouverture d'écoulement (15) ayant pour role de mettre les autres extrémités du passage d'écoulement (13) en communication l'une avec l'autre. 5 - Appareil de chauffage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque plaque (11) est munie d'une autre ouverture de passage (14A) communiquant avec l'autre ex tréhité du trajet d'écoulement respectif, lesdites autres ouvertures étant alignées pour permettre à un boulon de les traverser, le joint (12) présentant une autre ouverture alignée avec lesdites autres ouvertures des plaques, mais de taille plus petite. 6 - Appareil de chauffage selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens sensibles à la température (27) destinés à contrôler la circulation de courant électrique dans les éléments de chauffage (21). 7 - Appareil de chauffage selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens (30) comprennent un transistor de puissance (26) et un circuit de commande (30) du transistor de puissance, ledit circuit de commande comprenant un capteur de température (27) sensible à la température de l'une desdites plaques (11). 8 - Appareil de chauffage selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit élément de chauffage en feuille (21) présente une partie de section réduite (29) grace à laquelle, si une défaillance électrique apparatt, ladite partie de section réduite fondra. 9 - Appareil de chauffage selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens sensibles à la tem pérature comprennent des thermostats reliés en série respectivement avec lesdits éléments de chauffage (21), lesdits thermostats présentant des surfaces en contact thermique satisfaisant avec leur plaque respective (11). 10 - Appareil de chauffage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits thermostats ont différents réglages de température. 11 - Appareil de chauffage selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comprend des fusibles sensibles à la température disposés respectivement en série avec les éléments de chauffage (21). 12 - Appareil de chauffage selon l'une des revendi- cations 4 et 5, caractérisé par le fait que ledit boulon (16) présente une partie élargie (17) formée sur sa tige entre ses extrémités, ladite partie élargie coopérant avec le bord de l'ouverture (14) pour former une étanchéité, le boulon étant muni d'alésages borgnes s'étendant vers l'intérieur à partir de ses extrémités opposées, et de passages ménagés dans la tige, communiquant avec lesdits alésages et donnant sur la périphérie de la tige sur les côtés opposés de ladite partie élargie. 13 - Appareil de chauffage selon les revendications 5 et 12, caractérisé par le fait qu'il comprend un autre boulon situé dans lesdites autres ouvertures (14A), la tige dudit boulon ayant un diamètre plus petit que l'autre ouverture du joint (12). 14 - Appareil de chauffage selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit boulon (16) et ledit autre boulon situé dans lesdites autres ouvertures (14A) ont des tiges de diamètre inférieur aux ouvertures dudit joint (12), lesdits boulons comportant chacun un perçage qui communique avec des orifices donnant sur la périphérie de la tige de part et d'autre dudit joint.