Brevet FR2549148A1 — publié le 19850118

La présente invention est relative à un dispositif combiné destiné à assurer en permanence la filtration dans de bonnes conditions d'un combustible liquide tel que par exemple du gazole. On sait que le problème de la filtration d'un gazole ou analogue par temps froid est sensible notamment sur des véhicules industriels à moteur Diesel. Par exemple, pour le gazole utilisé sur les moteurs Diesel des camions transporteurs routiers, la température limite de filtrabilité du gazole (TLF) est peu différente de -40C. Au-dessous de cette température, le gazole a tendance à figer, c'est dire que des paillettes de paraffine apparaissent au sein du liquide, pour provoquer rapidement un colmatage de la cartouche du filtre à combustible. Du fait de ce figeage, le camion tombe rapidement en panne. Pour éviter cet inconvénient, de nombreuses so- lutions ont été proposées, certaines visant à chauffer le gazole dans le réservoir à combustible du camion, d'autres se proposant d'incorporer à la cartouche du filtre, des moyens de chauffage. Les nombreux dispositifs connus à filtre chauffant présentent divers inconvénients dus, soit à une excessive difficulté de fabrication, soit à une consommation électrique exagérée, soit enfin tout simplement à un fone- tionnement défectueux. Ces divers inconvénients des filtres chauffants connus sont liés notamment aux considérations suivantes - on sait que le poids, le prix, et la capacité électrique des batteries posent sur les camions routiers un problè me souvent critique à l'occasion des démarrages à froid. La consommation électrique du démarreur et des éventuelles bougies chauffantes de démarrage est tellement importante que 01 est elle qui sert de base aux calculs de la capacité des batteries sur le véhicule. Ce problème est d'autant plus critique que, comme on le sait, le couple résistant du moteur au démarrage est encore augmenté par l'accrois sement de la viscosité de l'huile à basse température, alors qu'au contraire les températures basses provoquent une chute de la capacité instantanée réelle des batteries électriques.On risque donc de compromettre le fonctionnement de l'ensemble du véhicule si l'on y adapte un filtre chauffant de type connu à forte consommation électrique; certains appareils connus utilisent les gaz d'échappement du moteur comme source de chauffage Pour cela, un circuit pour les gaz d'échappement est prévu à l'intérieur du fil tre.L'expérience montre que les problèmes liés à la corro sion des gaz d'échappement deviennent rapidement critiques entraînant une détérioration de l'appareil et des risques d'incendie; -d'autres systèmes utilisent comme source unique de chauffa ge, l'eau de refroidissement du moteur,Il est clair qutune telle disposition est inopérante tant que l'eau du moteur n'a pas atteint sa température stabilisée, c'est-à dire no tamment lors de chaque démarrage à froid; -d'autres systèmes enfin prévoient diverses opérations suc cessives dont la commutation doit être effectuée à partir du tableau de bord, par le conducteur du véhicule.Cela apporte un risque d'erreurs ou de fausses manoeuvres, in compatibles avec les exigences de sécurité sur les véhicu les routiers; -d'autres systèmes connus enfin correspondent à une techno logie de fabrication qui oblige à prévoir une cartouche de filtration de structure spéciale, différente de la struc ture standard normalisée. Cela complique d'autant les pro blèmes d'approvisionnement et de pièces de rechange. La pré sente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en réalisant un dispositif de filtre chauffant susceptible d'apporter un fonctionnement efficace en toute circonstan ce, sans compromettre en quoi que ce soit le bon fonction nement des autres organes des véhicules. Un filtre chauffant à gazole selon l'invention comprend une cartouche filtrante cylindrique standard avec arrivée du gazole brut et évacuation du gazole filtre, cette cartouche étant disposée à l'intérieur d'une cloche dont la partie supérieure est rapportée contre un corps de support fixe, lequel comprend une arrivée de gazole diri gée vers la cartouche, et un collecteur relié à une canali sation pour le retour du gazole, et il est caractérisé en ce que le corps conprend au-moins la combinaison d'une résistance électrique chauffante, d'un thermostat coupant automatiquement l'alimentation de cette résistance audessus d'un seuil de température prédéterminé, et des canaux pour la circulation d'un flux dérivé sur le fluide de refroidissement du moteur, les éléments de cette combinaison étant immergés dans le flux de gazole brut non encore filtré, après son encrée dans le corps de support mais avant sa traversée de la cartouche filtrante. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la résistance électrique est logée à l'intérieur de corps de support Suivant une autre carqetéristique de l'invention, la résistance électrique se présente sous la forme d'un "crayon" engagé dans l'espace cylindrique central disposé à l'intérieur de la cartouche. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les canaux pour la circulation du fluide de refroidissement du moteur sont disposés à l'intérieur dtun deuxième "crayon" situé dans l'espace central amont de la cartouche filtrante. Le dessin annexé, donné a' titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Figure 1 est une vue en perspective avec coupe partielle d'un dispositif à filtre chauffant selon l'inven- tion. Figure 2 en montre le schéma de principe. Figure 3 à 6 sont les schémas de quatre autres variantes possibles selon l'invention. L'appareil illustré sur les figures 1 et 2 comprend un corps 1 muni å la manière habituelle d'une console de fixation 2. Sous sa face inférieure, le corps 1 est pourvu d'un joint d'étanchéité périphérique 3 contre lequel vient s'appliquer le sommet d'une cloche cylindrique 4. A l'intérieur de cette cloche est disposé à la manière connue, l'élément filtrant ou cartouche filtrante 5. Cette cartouche définit un espace central creux 6 dans lequel le gazole brut à filtrer pénètre(flèche 7)à partir d'une canalisationde raccord 8, en provenance du réservoir du véhicule. Autour de la cartouche filtrante 5 est défini un espace périphérique 9 qui communique par au moins une ouverture 10 avec un espace collecteur 11 d'où le gazole filtré est renvoyé vers la pompe à injectIon (flèche l4Par une canalisation de retour 13. A l'intérieur de l'espace central 6 sont disposés côte à cote deux éléments de forme allongée ou "crayons" 14 et 15. Le premier crayon ou élément 14 contient - d'une part une résistance chauffante 16 (figure 2); - d'autre part un thermostat de disjonction 17, réglé pour couper automatiquement l'alimentation de la résistance la, dès que la température règnant à cet endroit dépasse un seuil prédéterminé. Le seuil prédéterminé en question sera choisi par exemple à + 100C, c'est à dire supérieur de 150C environ à la température limite de filtration du gazole. A sa partie supérieure, l'élément ou crayon 14 se termine par deux fils électriques 18 qu'il suffit de relier aux bornes de la batterie du véhicule, avec ou sans interposition d'un inter!iupteur de commande. L'élément ou "crayon 15 est muni d'au moins une cloison longitudinale intérieure 19 qui le partage en deux chambre s 20 et 21 communiquant par le bas, à l'aide d'une ouverture ou interruption 22 pratiquée à cet endroit dans la cloison 19. A son sommet, l'élément 15 possède des embouts de raccordement 23 et 24 qu'on branche respectivement sur une arrivée et sur un retour du fluide de refroidissement du moteur. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, la clo che 4 se réduit à une pièce de faible hauteur fixée de façon amovible, avec interposition du joint d'étanchéité 3 sous le bord d'un jupe 25 solidaire du corps 1. Le fonctionnement est le suivant Au démarrage du moteur, lorsque le gazole est totalement cristallisé en amont du filtre, la résistance électrique 16 est branchée sur l'énergie de batterie et d'alternateur du véhicule, Elle transmet suffusamment de calories au gazole pour le rendre filtrable Cela permet en fait au gazol et à la paraffine plus ou moins cristallisee, de franchir l'élément filtrant de la cartouche 5 sans la colmater par un amalgame Lorsqu'ensuita le moteur a fonctionné quelque temps, l'eau des circuits de refroidissement intervenant par l'élément chauffant 15, apporte à son tour suffisamment de calories au gazole pour lui donner ses caractéristiques de filtrabilité (température limite de filtrabilité).Dès que l'eau dans ltélément 15 arrive au moins à 400C, l'influence de sa température agit sur le thermostat 17 et commande au tomatiquement la coupure de eelui-ei, ce qui met hors service la résistance électrique 16. Désormais, l'appareil ne consomme plus d'électricité. Si après un arrêt moteur plus ou moins long, l'eau de ltélément 15 n'est plus assez chaude pour assurer l'élévation de température de carburant, la fermeture du thermOstat 17 permet à ce moment, et seulement pour une courte durée, la remise sous tension de la résistance électrique 16. Enfin, dans des circonstances exceptionnelles de froid particulièrement intense, si l'eau chaude du circuit de refroidissement du moteur ne suffisait pas pour augmenter convenableent la température du gazole, alors, et alors seu- lement, la résistance 16 pourrait être alimentée en permanence, son action s'ajoutant à celle de l'élément chauffant à eau 15 Ainsi, le dispositif selon l'invention permettrait au véhicule de fonctionner même dans des conditions où la plupart des dispositifs connus seraient depuis longtemps inutilisables. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, le premier "crayon" 11l contenant la résistance chauffante 16 est immergé à l'intérieir du second "crayon" 15 où circule l'eau de refroidissement. Ainsi, dans un premier temps, lors du démarrage à froid, la résistance électrique 16 chauffe le peu de volume d'eau contenu autour d'elle dans l'élément 15 Le thermostat 17 autorisera ainsi le chauffage de l'eau jusqu'à 800C.Cette eau transmettra ses calories au gazole contenu dans la chambre centrale 6 de la cartouche filtrante 5 Pendant ce temps, toute circulation d'eau est interdite par deux électrovannes 26 et 27, placées sur les canlisations d'arrive 23 et de retour 24,.Ces deux électrovannes sont llaintenues fermées par le thermostat 17 tant que celui-ci n'a pas atteint sa température de tarage. Lorsque le moteur est en fonctionnement stabi lise, genéralement lorsque l'eau du radiateur atteint SOOC au maximum, le thermostat 17 déclenche simultanément l'ou ventre des électrovannes 26 et 27, et la mise hors circuit de la résistance 16. Désormais, l'appareil ne consomme plus d'électricité Sur la figure 4, la résistance électrique chauffante 16 est remplacée par une résistance annulaire plate 36 immergée dans une chambre à eau 28 également annulaire. Cette chambre remplace le "crayon" 15 précédent et, comme lui, elle possède une canalisation d'arrivée d'eau 23 et une canalisation de retour d'eau 24.La résistance 36 est équipée comme précédemment d'un thermostat 17 non représenté, qui autorisera le chauffage de l'eau dans la chambre 28 jusqu'à 800C au maximum. Dans la variante de la figure 5, le corps 1 du dispositif contient - d'une part la résistance annulaire 36 du type précité; - d'autre part un "crayon" 14 disposé transversalement dans la chambre 29 de l'arrivée du gazole. Le "crayon 14" contient comme précédemment une résistance 16 et son thermostat de conF mande 17. Dans la variante illustrée sur la figure 6, on prévoit une résistance annulaire 36 du genre précité, montée avec son thermostat (non représenté) à la partie inférieure de 11 espace central 6 de la cartouche filtrante 5. Par ailleurs, la circulation d'eau en provenance du refroidissement du moteur, s'effectue comme précédemment par des canalisations 20 et 21, mais celles-ci sont incorporées à l'épais- senr de la paroi de la cloche 4. Dans les exemples qui viennent d'être décrits, le gazole arrive par l'espace central 4 de la cartouche 5 et après filtration, il est collecté dans l'espace périphérique 9 . Bien entendu l'invention couvre étalement la disposition inverse , où le gazole arriverait par la périphérie 10 , 9 et serait évacué par le centre 6 , 23 , le chauffage par laz résistance annulaire 36 et par la chambre à fluide 28 restant en amont de la cartouche filtrante 5 REVENDICATIONS 1- Filtre chauffant pour un combustible liquide tel que du gazole notamment pour un véhicule équipé d'un moteur thermique, comprenant une cartouche filtrante cylindrique standart avec arrivée du gazole brut et évacuation du gazole filtré, cette cartouche (5) étant disposée à l'intérieur d'une cloche (4) dont la partie supérieure est rapportée contre#nn corps de support vers la cartouche, et un collecteur relié à une canalisation pour le retour du gazole, caractérisé en ce que le corps (1) comprend, dans sa partie en amont du filtre, au moins la combinaison d'une résistance électrique chauffante (16) , (36), d'un thermostat (17) coupant automatiquement l'alimentation de cette résistance (16), (36), au-dessus d'un seuil de température prédéterminé, et des canaux.;(23);; (24) pour la circulation d'un flux dérivé sur la fluide de refroidissement du moteur les éléments de cette combinaison état immergés dans le flux de gazole brut non encore filtré, après son entrée dans le corps de support (1), mais avant sa traversée de la cartouche filtrante (5) 2- Filtre chauffant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance électrique (16), (36) est logée à l'intérieur du corps de support (1) 3- Filtre chauffant suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance électriqae (36) se présente sous une forme annulaire plate, et se trouve immergée dans une chambre à eau annulaire (28) au-dessus de la c;r- touche filtrante (5). 4- Filtre chauffant suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance électrique (16) se présente sous la forme d'un crayon engagé dans l'espace cylindrique central (6) disposé à l'intérieur de la cartouche (5)0 5- Filtre chauffant suivant l'une quelquonque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux (20) , (21), pour la circulation du fluide de refroidissement du moteur sont disposés à l'intérieur d'un deuxième "crayon" (15) situé dans l'espace central amont (6) de la cartouche filtrante (5). 6- Filtre chauffant suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cuve (4) est raccordée sous une jupe (25) qui, autour de la cartouche (5) , prolonge vers le bas le corps (1). 7- Filtre chauffant suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comme porte deux électrovannes (26) et (27) intercalées respective nient sur les canalisations d'arrivée (23) et de retour (24), la fermeture de ces électrovannes (26) et (27) étant con3nzan- dée par le thermostat (17) lorsque la résistance (16) , (36) est sous tension, et vice versa. 8- Filtre chauffant suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arrivée du gazole steffectue par l'espace central (6) de la cartouche (5) alors que l'évacuation a lieu par le collecteur périphérique ( 9). 9- Filtre chauffant suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arrivée du gazole s'effectue par le collecteur périphérique (9), alors que l'évacuation a lieu par l'espace central (6).