Brevet FR2618490A1 — publié le 19890127

Dispositif de filtrage et de dégazage d'un carburant d'alimentation pour moteur à combustion interne. Dans les moteurs à combustion interne, il est nécessaire de filtrer et de dégazer le carburant d'ali- mentation avant de l'introduire dans le carburateur, afin d'en éliminer toutes les particules d'impuretés qui y sont en suspension, ainsi que les bulles de gaz et d'air qui se dégagent du carburant par suite de l'élévation de température dans l'enceinte contenant le moteur. Jusqu'à présent, les constructeurs de voitures auto- mobiles ont utilisé à cet effet deux dispositifs distincts, à savoir un filtre fin et un dispositif de dégazage avec ou sans tamis grossier disposés en série sur le circuit d'alimentation, entre la pompe à essence et le carburateur. Les filtres connus comprennent généralement un boitier fixé sur le moteur et dans lequel est logée une cartouche fil- trante. L'inconvénient d'un tel filtre est que sa cartouche filtrante doit être remplacée régulièrement avant qu'elle ne soit trop encrassée. La présente invention a pour but de réunir ces deux dispositifs et elle concerne à cet effet un dispositif unique de filtrage, de dégazage du carburant et de régulari- sation de la température du carburanttqui se caractérise en ce qu'il comprend un boîtier étanche constitué: - d'une cuve de décantation qui contient une cartou- che filtrante de grande surface filtrante et de faible porosité comprenant une paroi cylindrique en papier filtrant, coiffée de façon étanche à ses extrémités par des flasques; - et d'un corps de couvercle creux, fixé de façon étanche sur la cuve de décantation, ledit corps de couvercle étant pourvu d'une tubulure d'arrivée pour le carburant venant de la pompe à essence, d'une canule de sortie de carburant qui pénètre à l'intérieur de la cartoucheà travers l'un des flasques et plonge jusqu'à une faible distance au-dessus de l'autre flasque, et d'une tubulure -2- de sortie de gaz reliée au réservoir, située à la partie la plus haute du corps de couvercle et dans laquelle est monté un clapet chargé par un ressort taré, dont le tarage est choisi pour qu'il maintienne le clapet appliqué contre un premier siège tant que la cuve de décantation contient du gaz, celui-ci s'échappant alors vers la tubulure de retour au réservoir à travers un passage à faible perte de charge qui by-passe le clapet, et pour que, lorsque la cuve de décantation est entièrement emplie de carburant liquide, le clapet soit sollicité à l'encontre de-la force du ressort, vers une position de fermeture sur un second siège o il obture la tubulure de retour vers le réservoir. Avantageusement, le clapet est percé d'un orifice calibré par lequel un faible débit de fuite de carburant liquide peut passer vers la tubulure de retour, ce qui per- met un balayage constant du carburant. Le dispositif selon l'invention permet donc de regrouper en une seule unité les deux fonctions de filtrage et de dégazage qui jusqu'à présent étaient effectuées par deux dispositifs distincts. On gagne ainsi une place précieuse autour du moteur. Le dispositif selon l'invention peut être fixé à la place du filtre à essence traditionnel. La cuve et le corps de couvercle peuvent être réalisés en matériau résistant et bon marché, par exemple en une matière 'synthétique résistante aux hydrocarbures. Ils pour- ront alors être soudés entre eux 'de manière à assurer une bonne étanchéité de l'enceinte intérieure. En variante, la cuve peut être réalisée en matériau métallique, et sertie d'une manière étanche sur le corps. Le choix d'un matériau métallique conducteur ou synthétique isolant de la chaleur ambiante dépend de la configuration du moteur ou du véhi- cule. Comme cartouche filtrante, on pourra utiliser un papier standard du commerce. Il en résulte que l'on pourra fabriquer le dispositif selon l'invention à un prix suf- fisamment bas pour que l'on puisse le jeter et le remplacer par un dispositif neuf, dès que sa cartouche filtrante est encrassée. -3- Un mode de réalisation de l'invention sera à présent décrit en regard des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe selon un plan diamétral du dispositif de filtrage et de dégazage; La figure 2 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la figure 1; La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1; et La figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2. Le dispositif illustré sur les figures comprend un boîtier formé d'une cuve de décantation 10 et d'un corps de couvercle creux 12, avantageusement réalisés en une matière synthétique résistant aux hydrocarbures. La cuve peut également être en métal. La cuve et le corps de couvercle sont soudés bord à bord, par exemple par le procédé par rotation, ou sertis dans le cas d'une cuve métallique. La cuve présente en son fond des nervures 14 sur lesquelles repose un filtre désigné dans son ensemble par la référence 16. Le filtre comprend une paroi latérale cylindrique 18 en papier filtrant, avantageusement pliée en accordéon pour en augmenter la surface latérale, et qui est coiffée à ses extrémités par deux flasques 20, 22 fixés hermétiquement. Avec le corps de couvercle viennent de moulage une tubulure d'arrivée 24 pour le carburant qui est refoulé par la pompe à essence et une tubulure de sortie 26 reliée au carburateur. La tubulure d'arrivée est dirigée radia- lement vers l'axe du dispositif, tandis que la tubulure de sortie est disposée selon ledit axe, et elle se prolonge intérieurement par une canule 28 qui traverse avec étan- chéité le flasque supérieur 20 du filtre et plonge jusqu'à une faible distance au-dessus du flasque inférieur 22. La canule traverse le flasque supérieur en son centre et de ce fait elle maintient le filtre en position coaxiale par rap- port aux parois latérales de la cuve et du corps de cou- vercle. - 4 - Sur la partie de la canule située au-dessus du filtre vient de moulage un déflecteur 30 de forme concave (voir également la figure 3), dont la concavité est tournée vers la tubulure d'arrivée 24, de manière que le jet inci- dent du carburant vienne s'y briser. Le corps de couvercle comprend également à sa partie la plus haute un orifice 32 autour duquel vient de moulage une tubulure 34 pour le retour du carburant ou du gaz vers le réservoir. Cet orifice est obturé par une plaquette 36 percée de trous 38 pour le passage du carbu- rant vers la tubulure de retour 34. La plaquette sert de siège pour un clapet 40, en position ouverte qui dans la figure 2, est réalisé sous forme de coupe, mais qui peut avoir toute autre forme appropriée. Le clapet peut se débattre dans un alésage cylindrique 42 d'axe -vertical et de diamètre adapté à celui du clapet. Il est normalement appliqué contre une saillie 44 formée sur la face supérieure de la plaquette, par un ressort précontraint 46. Celui-ci prend appui d'autre part dans une gorge circulaire 47 for- mée autour d'une portion tubulaire 52 servant de second siège pour le clapet, lorsque celui-ci est repoussé vers le haut par le carburant liquide, comme on l'expliquera par la suite. L'alésage 48 de la portion tubulaire 52 communique avec la tubulure de retour 34. L'alésage 42 présente une pluralité de rainures axiales 50 de longueur telle que lorsque le clapet est appliqué sur la saillie 44, une communication de section constante subsiste entre les trous 38 et l'alésage 48, par l'intermédiaire des rainures. Le clapet présente en son centre un petit trou calibré 54 par lequel un faible débit de fuite de carburant liquide peut s'échapper lorsque le clapet est dans sa position haute. On expliquera à présent le fonctionnement du dis- positif de filtrage et de dégazage selon l'invention: le mélange carburant liquide et gaz arrive par la tubulure d'arrivée 24 au-dessus du filtre 16 et se heurte au déflec- teur 30. Il se produit à ce niveau une première séparation -5- entre la phase liquide et la phase gazeuse du carburant. Le gaz remonte vers la paroi supérieure du corps de couvercle, tandis que le carburant liquide descend lente- ment le long de la paroi du papier filtre 18 qu'il tra- verse pour pénétrer à l'intérieur du filtre. Dans cette deuxième phase, il abandonne à l'extérieur du filtre: - les bulles de gaz encore en suspension qui remontent vers le sommet du boîtier, - l'eau éventuelle qui se décante dans la cuve, et - les impuretés solides diverses qui se déposent sur le papier filtrant et sous le flasque inférieur du filtre. C'est une essence considérablemoent ralentie et dégazée qui vient remplir le fond du filtre, d'o elle est refoulée par la canule 28 vers le carburateur. Pendant ce temps, la couche de gaz qui s'est formée à la partie supérieure du boîtier, s'échappe normalement vers la tubulure 34 de retour au réservoir, en passant par les trous 38, puis en contournant, par l'intermédiaire des rainures 50, le clapet qui est alors maintenu appliqué contre son siège 44 par le ressort taré 46 et enfin à travers l'orifice de retour 48. Lorsque tout le gaz a été évacué, l'essence qui continue à arriver emplit tout le boîtier, et cherche à s'échapper par le même chemin que le gaz. Mais en raison de sa viscosité relativement élevée, il n'arrive pas à s'écouler, les rainures 50 lui opposant une grande résistance (perte de charge). La pression du carburant liquide augmente jusqu'au moment o celui-ci soulève le clapet 40 à l'encontre de la force du ressort 46, et l'applique contre la butée annulaire 52. L'orifice de retour 48 est alors obturé. Le débit de carburant vers le réservoir est limité par le calibrage du trou central 54. Ce débit crée en aval du clapet une perte de charge qui maintient le clapet fermé. Le clapet ne pourra se rouvrir que lorque l'action du ressort contrebalancera la pression qui s'exerce sur lui. Ceci se produira lorsqu'un matelas d'air - 6 - dtépaisseur suffisante se sera reformé sous le clapet. Celui-ci reviendra alors à sa position ouverte et une nouvelle phase de dégazage se produira. En résumé, le passage résiduel formé lorsque le clapet est en position ouverte doit permettre au gaz de s'écouler sans donner naissance à une perte de charge, tandis que le carburant liquide doit créer une perte de charge. On pourra déterminer la section de passage en utilisant un clapet échantillon ayant des mesures approchées. - 7 - REVENDICATIONS 1.- Dispositif monobloc de filtrage et de dégazage d'un carburant d'alimentation pour moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un unique boitier étanche constitué: - d'une cuve de décantation (10) qui contient une cartouche filtrante (16) de grande surface filtrante et de faible porosité comprenant une paroi cylindrique (18) en papier filtrant, coiffée de façon étanche à ses extrémités par des flasques (20, 22); - et d'un corps de couvercle (12) creux fixé de façon étanche sur la cuve de décantation, ledit corps de couvercle étant pourvu d'une tubulure d'arrivée (24) pour le carburant venant de la pompe à essence, d'une canule de sortie de carburant (28) qui pénètre à l'intérieur du filtre à travers l'un des flasques et plonge jusqu'à une faible distance au-dessus de l'autre flasque, et d'une tubulure de sortie de gaz (34) reliée au réservoir, située à la partie la plus haute du corps de couvercle et dans laquelle est monté un clapet (40) chargé par un ressort taré (46), dont le tarage est choisi pour qu'il maintienne le clapet ouvert en l'appliquant contre un premier siège (44) tant que la cuve de décantation contient du gaz, celui-ci s'échappant alors, vers la tubulure de retour au réservoir à travers un passage (50) à faible perte de charge qui by-passe le clapet, et pour que, lors- que la cuve de décantation est entièrement emplie de car- burant liquide, le clapet soit sollicité à l'encontre de la force du ressort, vers une position de fermeture sur un second siège o il obture la tubulure (34) de retour vers le réservoir. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet (40) est percé d'un orifice calibré (54) par lequel un débit calibré de fuite de carburant liquide peut passer vers la tubulure de retour (34). 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée de la tubulure de retour (34) se trouve - 8 - à la partie la plus haute du corps de couvercle (12). 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite entrée est obturée par une plaquette (36) percée de trous (38) et pourvue sur sa face supé- rieure d'une saillie (44) servant de siège pour le clapet en position ouverte, celui-ci pouvant se débattre dans un alésage axial (42) de diamètre légèrement supérieur à celui du clapet et sur lequel sont formées des rainures longitudinales (50) de faible section de passage qui établissent une communication entre les trous (38) de la plaquette (36) et la tubulure de retour (34), autour du clapet appliqué sur son siège (44). 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans sa position de fermeture, le clapet (40) s'applique contre un siège annulaire (52) percé d'un orifice (48) qui communique avec la tubulure de retour (34), l'orifice calibré (54) du clapet étant alors situé en regard dudit orifice. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 5, caractérisé en ce que le ressort taré (46) prend appui sur le clapet et dans une gorge annulaire (47) formée au- tour du siège annulaire (52). 7.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cuve de décantation (10) et le corps de couvercle (12) sont réalisés par moulage d'une matière synthétique résistante aux hydrocarbures, et sont soudés bord à bord. 8.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cuve peut être réalisée en une matière métal- lique, et être sertie d'une manière étanche sur le corps. 9.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tubulure d'arrivée (24) , la canule de sortie (28) du carburant et la tubulure de retour (34) viennent de moulage avec le corps de couvercle. 10.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 7, caractérisé en ce que sur la partie de la canule -9 (28) située audessus du filtre, et se trouvant en regard de la tubulure d'arrivée (24), vient de moulage une sur- face déflectrice concave (30) sur laquelle vient se briser le jet de carburant qui pénètre dans le boîtier.