Brevet FR2538076A1 — publié le 19840622

DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN COMBUSTIBLES LIQUIDES La présente invention se rapporte à un dispositif d'alimentation en combustibles liquides, se composant d'une gaine isolante renforcée en polymère, et d'un tube soit métallique, soit en plastique, ce tube étant utilisé pour permettre l'écoulement des combustibles liquides, les dits combustibles liquides étant alors, soit aspirés d'un réservoir vers la pompe d'injection d'un moteur Diesel, soit refoulés par le trop plein de la pompe d'injection vers le réservoir. Le dispositif d'alimentation selon l'invention est avantageusement destiné à remplacer tous les tubes d'alimentation des véhicules routiers ou ferroviaires, munis de moteurs Diesel et fonctionnant au gas-oil ou au fuel domestique. On sait que la diésélisation des parcs automobiles et des camions connait un grand essor, notamment grâce à l'appari- tion des moteurs Diesel de faible puissance équipant les voitures automobiles. Cependant, si les avantages de ce mode de traction sont indéniables pour les transports terrestres, il n'en va pas de même dans l'utilisation de ces matériels pendant les périodes de grands froids, dans les pays ne jouissant pas de températures élevées, et qui, dans tous les cas, descendent largement en dessous du zéro degré centigrade. L'industrie automobile se trouve confrontée aujourd'hui à un problème qui n'est pas nouveau mais qui se pose maintenant avec plus d'acuité ; il s'agit de la tenue des combustibles liquides en hiver, stockés dans des réservoirs se trouvant soumis aux conditions climatiques et notamment au froid. Le phénomène qui se produit à basse température est le suivant : les gazoles contiennent naturellement des hydrocarbures paraffiniques dont la température de fusion est élevée 300 et plus ). Les paraffines, présentes en proportions variables suivant l'origine et le procédé d'élaboration des gazoles, sont normalement en solution dans le combustible. Quand la température s'abaisse progressivement, la solubilité des paraffines diminue, jusqu'à ce qu'elles se séparent de la phase liquide sous forme de très fins cristaux. Ceux-ci grossissent et s'enchevêtrent au fur et à mesure que la température continue de décroitre. Au moment du démarrage du moteur, ils sont véhiculés par le combustible liquide, et sont arrêtés par le filtre dont les mailles ne dépassent pas aujourd'hui 3 microns et ils le colmatent progressivement. Une fois le filtre colmaté, il n'est pas possible de se dépanner par élimination de la paraffine contenue dans l'élément filtrant, la quantité de paraffine est trop importante pour être remise en solution. Il faut alors attendre que la paraffine fonde par elle-même ou bien il faut changer l'élément filtrant. Toutes les solutions apportées aujourd'hui pour résoudre ce problème, qui peut aller jusqutà l'arrêt complet du moteur donc à l'immobilisation du véhicule, sont, d'une part ; d'empêcher la progression du froid par divers systèmes d'isolation, d'autre part ; de récupérer l'intégralité des calories immédiatement disponibles au moment du démarrage et venant soit du retour des pompes d'injection et des fuites d'injecteurs, soit des divers systèmes de réchauffage, électrique, à air chaud ou à eau chaude. Or actuellement, si la quasi totalité des industriels de l'automobile et du camion se penchent avec beau#coup d'attention sur les divers systèmes capables de résoudre ce problème, ils n'utilisent encore sur les canalisations d'alimentation du moteur et de retour au réservoir que des tubes en métal ou en polyamide non isolés. Ces tubes sont soumis, au courant d'air régnant sous le véhicule, auquel s'ajoutent les pertes aux différents points de contact métal froid contre tube. De plus, ces tubes ne permettent pas de conserver les calories contenues dans le combustible liquide tout au long de son circuit d'alimentation du moteur et de retour des pompes d'injec tion et des fuites d'injecteurs, ces dernières étant réupérables instantanément au moment du démarrage du moteur. A titre indicatif, des relevés effectués sur les canalisations entre le retour des pompes d'injection et le réservoir et entre le réservoir et l'entrée du filtre, font apparaître suivant la longueur, la configuration et les points de contact du circuit, des'chutes de températures comprises entre 5 et 150 C sur chaque branche d'alimentation. Il est bien évident que de telles déperditions ne peuvent qu'accélérer les phénomènes cités plus haut. Pour éviter un tel gaspillage de calories, le dispositif d'alimentation, objet de la présente invention, permet de conserver la quasi totalité des calories contenues dans le combustible liquide en circulation, et, protégeant le circuit, empêche la cristallisation des paraffines dans le combustible au repos dans les canalisations, notamment dans les coups de froid de faible durée. Le dispositif d'alimentation selon l'invention, destiné à équiper les circuits d'alimentation des véhicules, est caractérisé en ce qu'il est constitué par une enveloppe crénelée, créant une zone d'isolation thermique autour du tuyau central, par le canal d'air ainsi créé sur toute sa longueur. L'avenir de ce type de dispositif comme tube d'alimentation est associé à des industries en rapide développement technologique comme l'industrie automobile du véhicule Diesel et les camions. La souplesse d'emploi de ce nouveau produit répond bien aux exigences des industries de~pointe où ils seront utilisés. Le développement de ce dispositif dalimentation trouvera des applications naturelles chaque fois que le tube habituel sera limité par ses caractéristiques d'isolation ou de résistance. Il permettra aux constructeurs automobiles de réaliser des économies par rapport au tube actuel : soit par une réduction du coût du tube lui-même, son épaisseur nominale pouvant-être abaiss#ée, soit par une réduction des frais de montage, d'entretien ou de réparation. La légèreté, la souplesse de la gaine isolante renforcée, la suppression des bruits et des vibrations, donnera aux dessinateurs de projets, une plus grande liberté de conception. Enfin, la sécurité sera améliorée : les cailloux projetés en marche sur les canalisations de combustible en cuivre ou en acier cuivré, ont entrainé des difficultés dûes à l'écrasement, aux vibrations et aux corrosions. Le tube ainsi protégé par la gaine, possède une insensibilité à l'écrasement, grâce à son élasticité et à sa résistance mécanique. Compte tenu de son faible coëfficient de frottement interne, la gaine permet d'absorber les dilatations des tubes, que celles-ci soient dûes à des phénomènes mécaniques, thermiques ou chimiques ( allongement des tubes polyamides par action des agents gonflants, méthanol par exemple ). En plus de sa résistance aux combustibles liquides, aux huiles et aux graisses utilisés dans l'automobile ( projection ), la gaine isolante renforcée polymère est insensible aux produits chimiques employés dans la lutte contre la neige et le verglas, et qui ont une influence néfaste sur les canalisations métalliques placées sous le chassis. Le dispositif d'alimentation en polymère apporte ainsi plus de sécurité, mais aussi de l'économie. Outre le prix même du tube et celui de la gaine, le bilan total, tube plus gaine en polymère, est positif du fait que - la canalisation ainsi protégée est montée avec ou sans forme préalable, les temps de pose sont toujours rapides - les protecteurs, anti-bruit, anti-usure, anti-choc, anti froid, utilisés avec les autres tuyauteries ne sont pas nécessaires - les raccords peuvent-être simplifiés, voire supprimés. En matériau léger, de 3 à 8 fois moins lourd que le métal, facilement identifiable par ses possibilités de coloration dans la masse, ou par marquage extérieur indélébile, c'est dans le domaine de l'automobile que ses applications sont les plus importantes. Le dispositif d'alimentation équipant les tubes d'alimentation, ceux-ci peuvent alors être montés couramment chez la plupart des constructeurs de voiture et de camions équipés de moteurs Diesel. Ces tubes sont installés, en alimentation de combustible, entre le réservoir (11) la crépine d'aspiration (12) et la pompe (13), entre la pompe (13) et les filtres (14), entre les filtres (14) et la pompe d'injection (15), en retour de combustible, entre la pompe d'injection (15) et les fuites d'injecteurs (16) la crépine d'aspiration (12) et le réservoir (11). Outre les caractéristiques communes aux autres canalisations résistance mécanique, silence, réduction de poids ), le tube équipé de la gaine isolante renforcée en polymère, réunit les qualités suivantes, considérées généralement comme indispensables - résistance aux chocs ( jets de pierre ) à très faible tem pérature ( - 400 C, - 500 C ). - résistance aux produits chimiques, pas d'attaque par le chlorure de zinc et le chlorure de calcium. - très faible perméabilité aux combustibles. - isolation thermique importante du fait de la lame d'air entourant le noyau central. Ces tubes peuvent suivre des parcours complexes, la fixation se faisant à laide de colliers ou d'agraphes, les raccords terminaux étant soit en métal, soit en plastique suivant les contraintes de service. Le tube peut également être relié aux différents organes par des embouts en caoutchouc. Lorsque la canalisation de combustible comporte un tracé tourmenté avec des rayons de courbure faibles, l'utilisation du tube préformé est alors retenue. Le rayon de cintrage minimum de la gaine isolante renforcée est en général compris entre 6 et 7 fois le diamètre du tube intérieur, et ceci sans risque d'ovalisation de la section de passage du tube central préformé, les déformations étant absorbées par les pointes des crénelures eles-mêmes, qui s'écrasent sous la pression. D'autres caractéristiques et avantages de la gaine isolante renforcée selon l'invention ressortiront d'ailleurs mieux de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels la Fig. 1 est une vue générale d'un tube d'alimentation en combustible liquide équipé de la gaine isolante renforcée. la Fig. 2 est une vue schématique d'un circuit d'alimenta tion en gazole d'un moteur Diesel, comportant des canalisa tions équipées de la gaine isolante renforcée représentée en traits pleins. la Fig. 3 est une coupe transversale - du tube central où circule le combustible - d'une demi gaine isolante renforcée à crénelures longitudinales ( à droite - d'une demi gaine isolante renforcée à crénelures perpendiculaires ( à gauche ). la Fig. 4 est une coupe transversale - du tube central où circule le combustible - de la demi gaine isolante renforcée à crénelures longitudinales ( à droite - de la demi gaine isolante renforcée à crénelures perpendiculaires ( à gauche ). la Fig. 5 est une vue générale du montage d'un tube d'ali mentation en combustible dans une gaine isolante renforcée. la Fig. 6 est une coupe transversale d'une gaine isolante renforcée comportant des canaux circulaires d'isolation thermique supplémentaires. la Fig. 7 est une coupe transversale d'une gaine isolante renforcée comportant des canaux triangulaires d'isolation thermique supplémentaires. la Fig. 8 est une coupe transversale d'une gaine isolante renforcée, montrant un système d'agrafage instantané par fermoir circulaire. la Fig. 9 est une coupe transversale d'une gaine isolante renforcée, montrant un système d'agrafage instantané par fermoir en demi queue d'aronde. - la Fig. 10 est une coupe transversale d'un montage de tube équipé de gaine isolante renforcée sur raccord å barbe. - la Fig. 11 est une coupe transversale d'un montage de tube équipé de gaine isolante renforcée sur raccord vissé à olive. - la Fig. 12 est une coupe transversale d'un montage de tube équipé de gaine isolante renforcée sur raccord vissé à barbe. - la Fig. 13 est une coupe transversale d'un montage de tube équipé de gaine isolante renforcée sur raccord instantané. - la Fig. 14 est une coupe transversale d'un montage de tube équipé de gaine isolante renforcée sur raccord vissé ins tantané. - la Fig. 15 est une coupe transversale d'un montage de tube équipé de gaine isolante renforcée sur raccord serti. Dans la forme de réalisation choisie et représentée aux figures annexées, la gaine isolante renforcée selon l'invention, comporte une enveloppe (1) en polymère souple, permettant un montage aisé et rapide sur le tube d'alimentation (2) à équiper. Cette enveloppe (1) est munie de crénelures (3) de forme triangulaire sur les dessins représentés, ces crénelures (3) engendrant des canaux longitudinaux ou perpendiculaires (4) sur toute la longueur du tube central (2) emprisonnant ainsi des veines d'air assurant l'isolation thermique du tube central (1) dans lequel circule le combustible liquide ainsi protégé du froid. La partie extrême des triangles des crénelures (3) forme des nervures (5) en contact avec le tube central (2) et assurant son centrage par rapport à l'enveloppe (1). Les nervures (5) bien qu'en contact direct avec le tube central (2) n'en sont pas solidaires. Cette caractéristique est préférable pour l'usage attendu de ce type de matériel. En effet, un simple découpage perpendiculaire de l'enveloppe (1) avec un outil tranchant, permet de dégager le tube central (2). Celui-ci n'ayant subi aucune dégradation peut alors être utilisé comme un tube ordinaire sur tous les types de raccords existants sur le marché. Cette caractéristique remarquable du dispositif d'alimentation équipant les tubes d'alimentation, entraîne une facilité de mise en oeuvre du produit, réduisant considérablement les frais de montage. Pour augmenter encore les performances d'isolation et d'élasticité du dispositif, l'enveloppe (1) peut-être traversée de canaux longitudinaux supplémentaires soit de forme circulaire (6)-soit de forme triangulaire (7) soit de toute autre forme. On va donner ci-dessous des exemples de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés. La gaine isolante renforcée en polymère est produite en continu sur machine à extruder. Les formes du poinçon et de la filière utilisée, déterminent le profil de la gaine que nous voulons obtenir. Les matières premières peuvent-être employées sous forme de granulés dans un grade prédéterminé en fonction des caractéristiques mécaniques et chimiques retenues, permettant de réaliser divers types de gaine isolante renforcée que l'on peut définir ainsi 1 - Gaine isolante renforcée avec enveloppe (1) fermée, pouvant-être enfilée sur le tube d'alimentation en combustible (2). 2 - Gaine isolante renforcée avec enveloppe (1) ouverte, comportant deux lèvres, qui, après introduction du tube (2) sont rapprochées bord à bord avant d'être, soit collées avec une colle appropriée, soit soudées par voie électrique, induction, miroir chauffant, insert métallique, roulette chauffante, insert fondant, etc... soit par cordon d'apport sur les lèvres taillées .préalablement en biseaux. Le plan de joint ainsi obtenu (8) présentant une résistance équivalente à l'enveloppe elle-même est suffisante pour ré- sister aux divers agents mécaniques ou chimiques, risquant d'agresser la gaine isolante renforcée. 3 3 - Gaine isolante renforcée avec enveloppe (1) ouverte, comportant deux lèvres portant d'un côté une rainure femelle longitudinale et de l'autre côté une languette mâle longitudinale, qui, après introduction du tube (2) sont agrafées bord à bord, soit par fermoir circulaire (9) soit par fermoir à demi queue d'aronde (10) soit par fermoir de toute autre forme. Tous ces types d'agrafes présentent la particularité de rester inviolable après emboitement. Il est à noter que la gaine isolante renforcée avec enveloppe ouverte et plan de joint (8) collé ou soudé, sera réservée aux tubes de grande longueur, les deux autres systèmes, enveloppe fermée et agrafage des lèvres, étant plus à même de résoudre les problèmes des petites longueur et des tubes pré- formés. On peut également, en utilisant un matériel d'extrusion plus sophistiqué et un jeu de poinçons et de filières distinctes, obtenir directement en continu une enveloppe (11 isolante renforcée avec le tube central incorporé (2). Il est indispensable dans ce type de moulage que les nervures (5) ne "collent" pas au tube central (2) afin de permettre, d'une part ; une découpe aussi facile qu'avec l'enveloppe (1) rapportée, et d'autre part ; de ne pas empêcher les déplacements longitudinaux du tube central (2) en cas de déformation importante. Il ne faut pas non plus que les cotes nominales du tube central (2) diamètre extérieur et diamètre intérieur soient modifiées au moment de l'extrusion. En résumé, les caractéristiques principales de la gaine isolante renforcée, peuvent s'établir ainsi - légèreté avec une densité d'environ 1,04 - grande stabilité dimensionnelle - tolérances serrées de fabrication - faible reprise d'humidité ( 1,1 % dans les conditions nor maltes - grand pouvoir d'isolation thermique - ne brûle pas - grande souplesse donnant des rayons de courbure faibles - performances mécaniques élevées, résistance aux chocs, à la flexion alternée, aux vibrations, à la torsion et à l'abrasion. - permet le passage des tubes dans les cloisons, les longe rons, les pièces métalliques sans protection supplémentaire. - résistance aux températures extrêmes ( + 1100 C, - 500 C - grande inertie chimique : par rapport aux métaux ( acier, cuivre, aluminium ) la gaine isolante renforcée n'est affec tée ni par l'eau salée, ni par les hydrocarbures, les huiles ou les bases, ni par les produits chimiques ou corrosifs tels que le chlorure de zinc par exemple. - propriétés isolantes dans le domaine électrique quel que soit le milieu ambiant. - tenue aux intempéries ( ultraviolets, etc... - peu sensible au vieillissement, l'entretien ne pose aucun problème. - pas de fissuration aux raccordements. - coloration dans la masse, pas de peinture, inaltérabilité. - peut-être livrée en coupe de grande longueur Son montage ne nécessite aucun matériel particulier, la gaine isolante renforcée se raccordant à une grande variété de systèmes de tubes actuellement sur le marché. Ne modifie en rien le montage final des tubes, car en général les raccords utilisés avec les tubes en aluminium, en plastique ou en cuivre conviennent parfaitement. Les types les plus utilisés sont - les raccords à barbe - les raccords vissés à barbe - - les raccords vissés à olive - les raccords instantanés - les raccords sertis - les raccords vissés démontables selon le type de raccord utilisé, les qualités apportées par le tube habillé de la gaine sont les suivantes - la plasticité qui permet au tube de se déformer pour s'a dater sur les raccords à barbe. - la nervosité qui permet au tube de garder dans le temps, l'étanchéité obtenue avec les raccords à olive. - la précision en particulier sur le diamètre qui permet au tube d'être ajusté sur les raccords instantanément. Pour chaque assemblage des raccords, il importe que l'extrémité du tube soit coupée proprement et perpendiculairement. L'enveloppe extérieure crénelée n'adhérant pas sur le tube central, cette opération est très facile à réaliser. Dans le cas de montage plus sophistiqué, on peut également retourner l'enveloppe extérieure et abattre les crénelures pour envelopper un raccord par exemple. Pour augmenter encore la résistance mécanique de la gaine isolante renforcée, on peut envisager l'emploi d'un habillage de la gaine, constitué par une tresse en fil polyester, en fil polyamide, en fil métallique, ou en toute autre matière. On peut également prévoir d'injecter à l'intérieur des canaux longitudinaux ( 4,6 et 7 ) une substance isolante, type mousse de polyuréthane par exemple, destinée à augmenter les caractéristiques physiques de l'ensemble : gaine isolante renforcée plus tube central (2). La structure même de la gaine isolante renforcée, donne à l'utilisateur une grande facilité de mise en oeuvre, que ce soit grâce aux différents systèmes de fermeture de l'enveloppe (1), ou à la forme des nervures (5) qui permet d'absorber toutes les déformations engendrées par le comportement du tube central (2). La gaine isolante renforcée selon l'invention apparaît constituer une amélioration importante dans le domaine considéré.L'enveloppe comportant des crénelures de forme triangulaire, engendrant des canaux longitudinaux sur toute la longueur du tube, emprisonnant ainsi des veines d'air assurant l'isolation thermique du tube central dans lequel circule le combustible ainsi protégé du froid, est indispensable, car mobilisant la totalité des calories contenues dans le retour des pompes d'injection et les fuites d'injecteur, la gaine isolante renforcée constitue aussi un économiseur d'énergie, en évitant les déperditions calorifiques et en permettant de récupérer dans le circuit des calories qui auparavant étaient perdues. Cet avantage technique entraîne automatiquement une économie appréciable au niveau de l'exploitation des véhicules qui en sont munis , évitant les risques d'arrêt des moteurs par formation des cristaux de paraffine et colmatage des filtres. De plus, les nervures (5) de l'enveloppe (1) n'étant pas solidaires du tube central (2), celui-ci peut se déformer et Qi- sément se mouvoir dans la gaine (1), ne risquant pas ainsi d'entrer en contact par exemple sous le chassis, avec les tuyaux d'échappement du moteur. Dans des cas plus difficiles où les déformations risquent d'être encore plus importantes, il sera bon de prévoir un manchon de dilatation placé dans l'endroit le plus exposé aux mouvements, la gaine isolante renforcée faisant alors office de guide longitudinal. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple, mais elle couvre également les modes de réalisation qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent-être apportées à la gaine isolante renforcée, sans sortir du cadre de l'invention. L'invention ne doit pas non plus être considérée comme limitée à son utilisation dans le transfert des combustibles liquides. On pourrait par exemple utiliser un dispositif absolument comparable pour résoudre les mêmes problèmes sur d'autres fluides. Enfin, l'invention n'est nullement limitée aux moyens constituants des équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons, si ceux-ci sont exécutés suivant son esprit, et notamment en ce qui concerne les canaux formant des veines d'air, qui peuvent-être, comme nous venons de le voir, soit longitudinaux, soit perpendiculaires, soit encore sous forme de spirale. - REVENDICATIONS - 1 - Dispositif d'alimentation en combustibles liquides tel que ceux habituellement utilisés sur les véhicules équipés de moteurs Diesel, comportant un tube central (2) dans lequel circule le combustible et une gaine périphérique caractérisée en ce que cette enveloppe (1) constituée par un matériau polymérique comporte des crénelures (3) qui, assurant par leurs nervures (5) le contact entre la gaine et le tube central, forment des canaux (4) perm#ettant l'i solation du tube central. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nervures (5) des crénelures (3) en contact avec le tube central (2) sont indépendantes de celui-ci. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux (4) sont remplis d'air. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux (4) sont au moins partiellement remplis d'une substance améliorant ses caractéristiques d'isolation. 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux (4) sont longitudinaux au tube central. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux (4) sont perpendiculaires au tube central. 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux (4) sont enroulés en spirale autour du tube cen tral. 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé'en ce que l'enveloppe est renforcée par un habillage constitué de tresses augmentant ses caractéristiques mécaniques de ré sistance. 9 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) comporte des canaux supplémentaires (6 et 7) destinés à renforcer l'isolation thermique et/ou lélasti- cité du dispositif. 10 - Procédé de fabrication du dispositif selon l'une des reven dications 1 à 9, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) est ouverte pour l'introduction du tube central (2) puis fermée soit par rapprochement, collage, soudage, cordon d'apport ou agrafage. 11 - Procédé de fabrication du dispositif selon l'une des reven dications 1 à 9, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) et le tube central (2) sont obtenus simultanément en continu, soit dans la même matière, soit dans deux matières différentes.