Brevet FR2617443A1 — publié le 19890106

Dispositif de préchauffage d'un combustible liquide, pour appareils de chauffage dans des unités mobiles La présente invention se rapporte à un dispositif de préchauffage d'un combustible liquide, pour appareils de chauffage dans des unités ou structures mobiles, comprenant un réservoir à combustible et un conduit à combustible entre ce réservoir et la pompe à combustible faisant partie de l'appareil de chauffage, ainsi qu'un conduit de retour du combustible et un conduit des gaz d'échappement qui évacue les gaz d'échappement de la chambre de combustion de l'appa- reil de chauffage. Des appareils de chauffage de ce genre sont em- ployes, par exemple, pour des véhicules automobiles afin de chauffer l'habitacle indépendamment du moteur et, en présen- ce de moteurs à refroidissement par eau, d'assurer un pré- chauffage de ces moteurs. D'autres domaines d'application sont les navires, mais également les engins de terrassement. En concordance avec les conditions d'incorporation et le vo- lume devant être réchauffé, ces appareils sont relativement petits et ne réclament que des besoins modestes en combusti- ble. C'est pourquoi les conduits à combustible présentent également un faible diamètre. Naturellement, ces appareils de chauffage doivent être d'un fonctionnement fiable, préci- sément lorsque les températures extérieures sont basses. En particulier pour des appareils de chauffage fonctionnant à l'aide d'un combustible Diesel, le risque d'une cristallisa- tion du combustible est notoire à de basses températures, ce qui entraine immanquablement une défaillance de l'appareil de chauffage. Des agents de fluidification sont par consé- quent ajoutés au combustible, afin d'empêcher une cristal- lisation. Pour mettre en marche des appareils de chauffage à atomiseurs sous pression, il suffit d'employer, même à de basses températures extérieures, un dispositif de préchauffa- ge à gicleurs qui, toutefois, n'est efficace que lorsque le combustible est délivré en une quantité et sous une consis- tance suffisantes. Ce dispositif de préchauffage à gicleurs exige une énergie électrique supplémentaire fournie par le réseau de bord, et c'est pourquoi il doit être actionné seu- lement en phase de démarrage. Une fois l'appareil mis en route, la chaleur présente dans cet appareil de chauffage suffit en général pour la poursuite du fonctionnement. Les inconvénients de dispositifs connus résultent notamment de l'exigence consistant en ce que, non seulement lors du processus de démarrage, mais également pendant toute la durée de fonctionnement, de l'énergie électrique doit être consommée à partir de l'alimentation de bord qui, pendant la saison froide, est déjà sollicitée à l'extrême par suite du raccordement de consommateurs d'énergie supplémentaires, tels que le chauffage propre du véhicule, le dégivrage des vitres et l'éclairage. L'invention a pour objet de fournir un dispositif de préchauffage d'un combustible liquide pour appareils de chauffage dans des unités mobiles, de manière à obtenir un fonctionnement sans incidents à de basses températures, sans avoir recours à une énergie électrique, ce dispositif se prêtant également à une installation après coup, et étant d'une structure particulièrement simple et fiable. Il s'est révélé que cet objet peut être atteint d'une manière éton- namment simple, sans qu'il se produise aucun craquage comme cela est jusqu'à présent admis. Conformément à l'invention, dans un dispositif du type précité, cet objet est atteint par le fait qu'au moins un tronçon du conduit s'étendant entre le réservoir à com- bustible et la pompe à combustible est en contact de trans- fert thermique avec le conduit évacuant les gaz d'échappe- ment. Il s'est en effet,avéré qu'un réchauffage suffisant du combustible est possible de cette manière simple, à l'en- contre des hypothèses actuellement admises, sans que le combustible accuse des craquages perturbant le fonctionne- ment. Ce préchauffage de toute la quantité du combustible, en amont de l'appareil de chauffage, offre en outre l'avan- tage consistant en ce que, par l'intermédiaire de la part de combustible qui est renvoyée au réservoir par l'intermé- diaire du conduit de retour, il s'opère, également dans la réserve en combustible, un accroissement de température et par conséquent une amélioration de la-fluidité, même à des températures extrêmement basses. Une forme de réalisation particulièrement commode, d'après l'invention, est caractérisée par le fait que le conduit à combustible présente un tronçon qui entoure le conduit des gaz d'échappement de l'appareil-de chauffage, est formé par un serpentin monocouche de ce conduit à com- bustible, et est disposé sur un manchon par l'intermédiaire duquel le contact de transfert thermique s'établit avec le conduit des gaz d'échappement. Dans cette forme de réalisa- tion, le conduit à combustible est enroulé selon trois à quatre spires entre le réservoir à combustible et la pompe à combustible de l'appareil de chauffage, puis l'on insère, dans ce serpentin, un manchon dont le diamètre interne cor- respond exactement au d'.mètre externe du conduit des gaz d'échappement dudit appareil de chauffage; le manchon et le serpentin sont alors reliés rigidement par brasage fort. Dans ce cas, l'épaisseur de la paroi du manchon est sensi- blement égale au rayon interne du conduit à combustible, la longueur de ce manchon correspondant approximativement au tronçon enroulé du conduit à combustible. Cet agencement permet d'atteindre le réchauffage du combustible sans aucune carbonisation. D'après un perfectionnement de l'invention, le manchon portant le serpentin monocouche du conduit à combus- tible peut également être formé par un serpentin monocouche en un matériau rond thermiquement conducteur, ce matériau rond formant ledit manchon présentant un plus petit diamètre que le serpentin charriant le combustible. Dans cet agence- ment, se distinguant de l'agencement à manchon lisse quant au transfert de chaleur, le serpentin formé par le matériau rond thermoconducteur, qui compte de préférence une spire de plus que le serpentin du conduit à combustible, repose sur le conduit des gaz d'échappement; pour sa part, le serpentin du conduit à combustible est encastré entre deux spires en matériau rond qui sont mutuellement voisines et s'étendent à distance l'une de l'autre, et il ne touche pas le conduit des gaz d'échappement. La distance entre les spires du maté- riau rond thermoconducteur est alors choisie de telle sorte qu'un tronçon de matériau rond s'étende, à chaque fois, au- dessous de la ligne de contact de deux conduits à combusti- ble du serpentin. La retenue, sur le conduit des gaz d'échappement, du serpentin charriant le combustible est assurée, conformé- ment à l'invention, par l'intermédiaire d'au moins un cram- pon qui ceinture ledit serpentin et le manchon. Selon une forme de réalisation particulièrement ju- dicieuse de l'invention, le crampon se compose d'une pièce interne configurée en U et reliée rigidement au serpentin, ainsi que d'une pièce également configurée en U et emprison- nant cette pièce interne, la pièce emprisonnante pouvant cou- lisser au moyen d'un boulon sur l'autre pièce fixe en U; ainsi, un serrage du boulon établit une solidarisation bri- dée entre le dispositif et le conduit des gaz d'échappement de l'appareil de chauffage. Une autre forme de réalisation commode, pour at- teindre l'objet de l'invention, est caractérisée par le fait que le conduit à combustible présente un tronçon qui entoure le conduit des gaz d'échappement de l'appareil de chauffage, et est réalisé sous la forme d'un cylindre creux muni d'un conduit d'amenée et d'un conduit de sortie du combustible. Cette forme de réalisation permet de ménager, pour le com- bustible devant être préchauffé, une chambre annulaire qui est facile à obtenir et avec laquelle les conduits d'amenée et de sortie du combustible communiquent. D'après un perfectionnement de la forme de réali- sation susmentionnée, ce cylindre creux peut être disposé sur un manchon auquel il est par exemple relié, si bien qu'un choix des matériaux permet d'atteindre un transfert de chaleur optimal; ainsi, dans cette forme de réalisation également, l'on peut obtenir un préchauffage sans carbonisa- tion du combustible, la superficie de transfert thermique étant alors plus grande que dans la forme de réalisation men- tionnée en premier lieu. Dans un perfectionnement de ce dispositif, la pa- roi intérieure du cylindre creux est prolongée d'un côté et présente, à son extrémité, une tôle de chicane qui est cons- tituée d'un disque plat bombé vers l'intérieur, et est reliée à cette paroi par l'intermédiaire de membrures. Cette forme de réalisation est prévue pour l'incorporation du dispositif à l'extrémité du conduit des gaz d'échappement de l'appareil de chauffage. Dans ce cas, le dispositif est enfilé sur la région extrême du tube des gaz d'échappement; les membrures, fixées intérieurement-à la paroi intérieure du cylindre creux prolongée d'un côté, agissent alors comme une butée associée au tube des gaz d'échappement; et la tôle de chica- ne empêche par exemple la chaussée d'être balayée par les gaz d'échappement chauds expulsés, et dévie ces derniers. La fixation du dispositif au conduit des gaz d'échappement peut avoir lieu, par l'intermédiaire de bou- lons, sur la partie prolongée de la paro4 intérieure de ce dispositif. Toutefois, d'après un perfectionnement de l'in- vention, elle peut également être assurée par l'intermédiai- re d'une aile ménagée solidairement sur le cylindre creux, par exemple sur une partie de la carrosserie du véhicule, en fonction de la position d'incorporation de l'appareil de chauffage. L'invention va à présent être décrite plus en dé- tail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexes sur lesquels: la figure i est un schéma synoptique du disposi- tif, associé à un appareil de chauffage et à un réservoir à combustible; la figure 2 est une vue fragmentaire du dispositif, dont le conduit à combustible est enroulé; la figure 3 est une vue en plan correspondant à la figure 1, mettant le manchon en évidence; la figure 4 est une élévation illustrant un cylin- dre creux, en tant que tronçon du dispositif qui entoure le conduit des gaz d'échappement; la figure 5 montre un perfectionnement du disposi- tif selon la figure 1; et la figure 6 représente un perfectionnement du dis- positif selon la figure 3, équipé d'une tôle de chicane. Sur les figures 1 à 5, des éléments respectivement identiques sont désignés par le même indice de référence. La figure 1 illustre, par un schéma synoptique, un appareil de chauffage équipé du dispositif conforme à l'in- vention. Cet appareil de chauffage A est alimenté en combus- tible liquide à partir d'un réservoir B. Un conduit C à com- bustible dirige ce combustible vers le dispositif de pré- chauffage comprenant le conduit (serpentin) 1 à combustible, associé à un conduit 2 d'amenée du combustible et à un conduit 3 de sortie de ce dernier; par l'intermédiaire d'un conduit D, le combustible est délivré à la pompe à combustible fai- sant partie de l'appareil de chauffage A; un conduit E sert à réintroduire dans le réservoir B le combustible imbrûlé. Par l'entremise d'un conduit 4, les gaz d'échappement de l'appareil A sont évacués à l'air libre. Dans le dispositif de préchauffage du combustible selon la figure 2, le conduit 1 est enroulé en une seule couche avec le conduit d'amenée 2 et le conduit de sortie 3, et il est installé sur un manchon auquel il est relié. Un crampon est prévu pour assurer la retenue au moyen d'une solidarisation bridée. Ce crampon se compose d'une pièce interne 5 en U qui ceinture le serpentin du conduit 1, et dans laquelle un boulon 7 est logé; ainsi que d'une pièce externe 6 également en U, qui emprisonne la pièce interne 5 et dans laquelle le boulon 7 s'engage, de sorte qu'un mouvement peut être imprimé à cette pièce exter- ne 6, au moyen d'un écrou 8, pour établir la solidarisation bridée du dispositif de préchauffage avec le conduit 4 des gaz d'échappement. Une plaque de pression 9 est intercalée entre l'écrou 8 et la pièce externe 6. La figure 3 est une vue en plan de l'ensemble d'après la figure 2, mettant en évidence la pièce interne 5 configurée en U. La figure 4 illustre une autre forme de réalisa- tion du dispositif de préchauffage du combustible. Dans cette forme de réalisation, à la place du serpentin monocouche se- Ion les figures 2 et 3, l'élément charriant le combustible est matérialisé par un cylindre creux 12, 13 dont la paroi intérieure 12 repose sur le conduit 4 des gaz d'échappement ou sur un manchon intercalaire 10, tandis que sa paroi exté- rieure 13 délimite une chambre 15 à combustible; ce combus- tible est délivré par l'intermédiaire du conduit d'amenée 2 et, par l'entremise du conduit 3, il est évacué vers la pom- pe à combustible de l'appareil de chauffage A (figure 1). La fixation au conduit 4 des gaz d'échappement de l'appareil de chauffage est assurée par le boulon 7. La figure 5 montre une variante d'après les figu- res 2 et 3, dans laquelle le manchon 10 de ces figures 2 et 3 est formé par un serpentin monocouche 17 en un matériau thermoconducteur, qu'une brasure forte 18 relie au serpentin 1 charriant le combustible. Le serpentin thermoconducteur 17 est agencé de manière à se trouver, à chaque fois, au-dessous des lignes de contact du serpentin 1. Le fait que le serpen- tin 17 consiste en un matériau rond massif, et présente un plus petit diamètre que les conduits du serpentin 1, impli.- que que ce serpentin 17 s'étend à distance des spires indi- viduelles. La figure 6 illustre une variante du dispositif se- lon la figure 4. Cette variante se prête de préférence à la mise en place sur le tronçon extrême du conduit 4 des gaz d'échappement, c'est-à-dire qu'elle est appropriée en tant que tubulure extrême. Dans cette forme de réalisation, la paroi intérieure 12 du cylindre creux 12, 13 est prolongée d'un côté par un appendice 12a. Un disque 20, bombé vers l'intérieur et faisant office de tôle de chicane, est ins- tallé par l'intermédiaire de membrures 19, de préférence au nombre de trois, qui sont fixées à l'appendice 12a de la paroi intérieure et qui, lors de l'incorporation, servent simultanément de butées pour le conduit 4 des gaz d'échappe- ment. La tôle de chicane susmentionnée provoque une dévia- tion des gaz d'échappement chauds sortant du conduit 4, de sorte que ces gaz ne viennent pas directement balayer la chaussée ou des parties de la carrosserie du véhicule; en revanche, le matériau est protégé de brûlures ou de décolo- rations. Une aile 21 peut être respectivement rapportée sur le cylindre creux 12, 13 ou y être ménagée solidairement, cette aile permettant, par l'intermédiaire de perçages 22, une fixation à des parties de la carrosserie, par exemple au plancher d'un véhicule. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. - R E V E N D I C A- T I 0 N S - 1. Dispositif de préchauffage d'un combustible li- quide, pour appareils de chauffage dans des unités ou struc- tures mobiles, comprenant un réservoir à combustible et un conduit à combustible entre ce réservoir et la pompe à com- bustible faisant partie de l'appareil de chauffage, ainsi qu'un conduit de retour du combustible et un conduit des gaz d'échappement qui évacue les gaz d'échappement de la chambre de combustion de l'appareil de chauffage, dispositif caracté- risé par le fait qu'au -moins un tronçon du conduit (C) s'étendant entre le réservoir (B) à combustible et la pompe à combustible est en contact de transfert thermique avec le conduit (4) évacuant les gaz d'échappement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que le conduit à combustible présente un tron-. çon qui entoure le conduit (4) des gaz d'échappement de l'appareil de chauffage (A), est formé par un serpentin mo- nocouche de ce conduit (1) à combustible, et est disposé sur un manchon (10) par l'intermédiaire duquel le contact de transfert thermique s'établit avec le conduit (4) des gaz d'échappement. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que le conduit (1) à combustible présente un tronçon (chambre 15 à combustible) qui entoure le conduit (4) des gaz d'échappement de l'appareil de chauffage, et est réalisé sous la forme d'un cylindre creux (12, 13) muni d'un conduit d'amenée (2) et d'un conduit de sortie (3) du com- bustible. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractéri- sé par le fait que le manchon (10) est formé par un serpen- tin monocouche (17) en un matériau rond thermoconducteur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractéri- sé par le fait que le matériau rond formant le manchon (10) présente un plus petit diamètre que le serpentin (1) char- riant le combustible. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractéri- sé par le fait quela paroi intérieure (12) du cylindre creux (12, 13) est prolongée d'un côté et présente, à son extrémité, une t1le de chicane qui est reliée par l'intermé- diaire de membrures (19) et est constituée d'un disque plat (20) bombé vers l'intérieur. 7. Dispositif selon la revendication 3 ou 6, ca- ractérisé par le fait qu'une aile (21) est ménagée solidai- rement sur le cylindre creux (12, 13). 8. Dispositif selon la revendication 2, 4 ou 5, caractérisé par le'fait que le serpentin (1) est retenu sur le conduit (4) des gaz d'échappement, conjointement au man- chon (10), à l'aide d'au moins un crampon emprisonnant. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractéri- sé par le fait que le crampon se compose d'une pièce interne (5) configurée en U et reliée rigidement au serpentin (1), ainsi que d'une pièce (6) également configurée en U et em- prisonnant la pièce précitée (5); et par le fait que la pièce emprisonnante (6) peut coulisser sur ladite pièce (5) au moyen d'un boulon (7). 10. Dispositif selon la revendication 3, 6 ou 7, caractérisé par le fait que le cylindre creux (12, 13) est disposé sur un manchon (10).