Brevet FR2591727A1 — publié le 19870619

La présente invention a pour objet un collecteur dtéchap- pement échangeur de chaleur pour moteur à combustion interne, comprenant des moyens pour collecter les gaz d'échappement du moteur vers des moyens d'évacuation, et des moyens pour refroidir lesdits gaz. Un tel collecteur échangeur de chaleur est utilisé pour collecter et refroidir les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, avant leur évacuation vers l'exté- rieur à l'aide de moyens d'évacuation de type connu. De tels collecteurs sont utilisés, par exemple, sur les plates formes de forage pétrolier. On conna t déjà de tels collecteurs dans lesquels les gaz sont collectés par un collecteur de type classique, autour duquel on dispose une chemise parcourue par un fluide de refroidissement, en général de l'eau. Du fait que, dans ces collecteurs connus, les moyens de refroidissement se trouvent disposés à l'extérieur du col- lecteur, autour du trajet des gaz, l'efficacité du re- froidissement est médiocre, et les gaz sont insuffisamment refroidis lors de leur arrivée à l'entrée des moyens d'évacuation. La présente invention vise A pallier cet inconvénient. Elle a pour objet, à cet effet, un collecteur du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait que lesdits moyens de refroidissement sont montés amovibles à l'inté- rieur desdits moyens collecteurs. Dans le collecteur de l'invention, le refroidissement des gaz est efficace car les moyens de refroidissement, au lieu d'être disposés autour du trajet des gaz, sont 2 2591727 disposés sur ce trajet même. Lencrassement des moyens de refroidissement qui résulte de cette disposition ne con- duit pas à un arrêt prolongé du moteur, car, du fait que les moyens de refroidissement sont montés amovibles à l'intérieur des moyens collecteurs, on peut procéder très rapidement au remplacement des moyens de refroidissement encrassés par des moyens de refroidissement propres, pour procéder au nettoyage et à l'entretien des moyens de re- froidissement encrassés tandis que le moteur fonctionne à nouveau. L'invention procure donc un refroidissement efficace des gaz d'échappement sans réduction notable du temps pendant lequel le moteur est utilisable. Dans une forme de réalisation préférée, lesdits moyens de refroidissement sont solidaires d'un tiroir monté coulissant à l'intérieur deadits moyens collecteurs. Avantageusementil est prévu des moyens de commande de l'arrSt du moteur, actionnés par le déplacement desdits moyens de refroidissement. Dans ce cas, même si un opérateur, voulant procéder à lten- tretien et au nettoyage des moyens de refroidissement, ne prend pas la précaution d'arrêter le moteur à combustion interne, celui-ci est automatiquement arrêté dès que les moyens de refroidissement sont déplacés, évitant ainsi, dans le cas fréquent d'utilisation d'un tel collecteur en atmosphère déflagxiante, par exemple sur des plates formes de forage pétrolier, tout risque d'explosion par mise en communication des gaz d'échappement avec l'atmosphère ambiante déflagrante, par l'ouverture pratiquée dans les moyens collecteurs pour le passage des moyens de refroi- dissement. La sécurité d'emploi d'un tel collecteur est alors totale. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée du collecteur d'échappement de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue de face d'un collecteur d'échappement sans couvercle, - la figure 2 représente une vue de dessus, en coupe selon la ligne II-II, du collecteur de la figure 1, le couver- cle étant en place, et, - la figure 3 représente, dans sa partie gauche, une vue de c8té, en coupe selon la ligne III-III, du collecteur de la figure 1, le tiroir et le couvercle étant en place, et dans sa partie droite la vue correspondante du tiroir retiré du collecteur. Un collecteur d'échappement échangeur de chaleur pour mo- teur à combustion interne va maintenant être décrit. Il comprend un bottier collecteur 1 pour collecter les gaz d'échappement du moteur à combustion interne, à partir d'ouvertures 11 reliées aux cylindres du moteur, vers un conduit 12 de raccordement à des moyens d'évacuation de type connu non représentés. Le collecteur d'échappement échangeur de chaleur comprend également un circuit de refroidissement 2, solidaire d'un tiroir 3 pouvant être monté, de façon amovible, à 1'inté- rieur du bottier collecteur 1. Le bottier collecteur 1 est de forme sensiblement parallé- lépipédique, comprenant, en référence aux figures, quatre faces verticales et deux faces horizontales. Une première face verticale comprend une platine 13, solidaire du moteur 4 2591727 à combustion interne, et dans laquelle sont pratiquées les ouvertures 11, ici au nombre de quatre, à partir des- quelles sont collectés les gaz d'échappement. La première face verticale comprend également une paroi 131. Une - deuxième face verticale, opposée à la première face com- prenant la platine 13 et la paroi 131 comprend une ouver- ture rectangulaire 14. Les troisième et quatrième faces verticales, ainsi que la face horizontale inférieure, sur les figures, comprennent respectivement des parois 132, 133 et 134. Les parois 131 à 134 sont doubles et agencées de façon connue et partiellement représentée, pour permettre la circulation d'un fluide de refroidissement, ici de l'eau. La face horizontale supérieure, sur les figures, est pour- vue du conduit 12 de raccordement aux moyens d'évacuation non représentés. L'ouverture 14 est agencée pour permettre le passage du tiroir 3, et son montage, à l'intérieur du bottier collecteur 1. Le tiroir 3 comprend un couvercle 31 agencé pour fermer de façon hermétique l'ouverture 14, et à paroi double pour être refroidi par eau comme les parois 131 à 134. Le cou- vercle 31 peut atre fixé sur le bottier collecteur l,pour fermer l'ouverture 14,à l'aide de boulons 33. Le tiroir 3 comprend deux plaques supports 32, verticales sur les fi- gures, solidaires du couvercle 31. Les bords inférieurs, sur les figures, des plaques supports 32 s'appuient sur un ensemble de galets de roulements 15 montés sur deux traverses horizontales 16, solidaires du bottier 1. Les bords supérieurs, sur les figures, des plaques supports 32 sont guidées par des glissières 17, solidaires du bottier 1. Un jambage articulé 4, partiel- lement représenté car classique, permet de supporter le poids du tiroir 3.- Le circuit de refroidissement 2 comprend, de façon connue, un ensemble de conduits 21, pliés en forme de serpentin, et pourvus d'ailettes 210. L'ensemble de conduits 21, sup- porté par les plaques supports 32, est agencé pour qu'un fluide de refroidissement, ici de l'eau, circule entre une entrée 211 commune à tous les conduits 21 et une sortie 212 également commune à tous ces conduits 21. Un commutateur 18, de type connu à microcontact, solidaire du bottier 1, est actionné par un élément 38, solidaire du tiroir 3, et il commande un circuit à relais non repré- senté car classique, agencé pour relier le système deallu- mage du moteur à combustion interne à une masse électrique, lorsque le commutateur 18 n'est plus actionné par l'élément actionneur 38. L'ensemble qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante. En fonctionnement normal, le tiroir 3 est disposé pour que le circuit de refroidissement 2 se trouve à l'intérieur du bottier collecteur 1, et que le couvercle 31 ferme l'ouverture 14 de façon étanche, à l'aide des bou- lons 33. A l'aide par exemple de tuyaux souples non repré- sentés, on fait circuler de l'eau, d'une part dans les parois doubles 131 à 134 et dans le couvercle 31, et d'autre part à travers les conduits 21. Les gaz d'échappement, entrant dans le bottier collecteur 1 par les ouvertures 11, et se dirigeant vers le conduit 12, sont refroidis d'une part ici par leur passage le long des parois 131 à 134 et le long du couvercle 31,.et d'autre 6 2591727 part, et de façon beaucoup plus efficace, par les ailettes 210 des conduits 21, disposés sur le traJet même des gaz d'échappement. Lorsque le circuit de refroidissement 2 est encrassé, en particulier par les particules contenues par les gaz d'échappement et qui se déposent sur les ailettes 210, et d'une manière générale lorsque l'on désire procéder à un entretien, on arrête le moteur à combustion interne et les circulations d'eau, on démonte les boulons 33, pour sortir le tiroir 3, appuyé sur les galets de roulement 15 et coulissant dans les glissières 17. Le poids du tiroir 3 est alors partiellement supporté par le jambage articulé 4. Si, par inadvertance, on tente de déplacer le tiroir 3 alors que le moteur à combustion interne est en fonction- nement, l'élément actionneur 38 ocesed'acxmw lecommutateur 18, et il en résulte l'arrêt du moteur à combustion interne. Cette caractéristique est particulièrement utile si le moteur travaille on atmosphère déflagrante, cemme c'est le cas, par exemple, sur les plates-formes de forage pé- trolier. Dans ce cas, pour des questions de sécurité, il est particulièrement important que la mise en communication des gaz d'échappement avec l'atmosphère ambiante se fasse uniquement par l'intermédiaire de moyens d'évacuation anti-déflagrants connus, et donc le moteur doit impérati- vement se trouver à l'arr&t lorsque le tiroir 3 est déplacé et cesse d'obturer l'ouverture 14. Cette condition est toujours respectée dans la forme de réalisation préférée du collecteur de l'invention qui vient d'être décrite. Dans le cas d'un tel système devant travailler en atmos- phère déflagrante, le commutateur 18 et les circuits élec- triques et électroniques qu'il commande doivent être du type connu à tensions et courants "faibles" pour que tout risque d'étincelle soit prévenu. Dans la forme de réalisation décrite, le bottier collec- teur 1 est pourvu de parois doubles 131 à 134 et d'un couvercle 31 refroidis par eau, du type rencontré dans les systèmes connus. Comptetenu de la grande efficacité du refroidissement du collecteur de l'invention grace aux conduits 21 à ailettes 210 disposés sur le trajet des gaz d'échappement, ceci n'est pas obligatoire et les parois du bottier collecteur 1 pourraient être simples. Dans la forme de réalisation décrite, le tiroir comportant les moyens de refroidissement coulisse horizontalement. Ceci n'est pas obligatoire, et il est possible de prévoir, en particulier, un tiroir coulissant verticalement sous l'action, par exemple, d'un palan ou de vérins. 8 2591727 Revendications 1. Collecteur d'échappement échangeur de chaleur pour moteur à combustion interne, comprenant des moyens (1) pour collecter les gaz d'échappement du moteur vers des moyens d'évacuation, et des moyens (2) pour refroidir les- dits gaz, caractérisé par le fait que lesdits moyens de refroidissement (2) sont montés amovibles à l'intérieur desdits moyens collecteurs (1). 2. Collecteur d'échappement selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de refroidissement (2) sont solidaires d'un tiroir (3) monté coulissant à l'intérieur desdits moyens collecteurs (1). 3. Collecteur d'échappement selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel il est pré-vu des moyens (18, 38) de commande de l'arrêt du moteur, actionnés par le déplace- ment desdits moyens de refroidissement (3).