Brevet FR2747758A1 — publié le 19971024

La présente invention concerne un clapet pour réservoir de carburant. comportant un obturateur sensible à la gravité, mobile dans un corps de clapet entre une position de repos autorisant un écoulement gazeux depuis l'intérieur du réservoir vers un conduit extérieur, au travers d'un orifice du corps de clapet, et une position d'obturation dans laquelle l'obturateur ferme ledit orifice. Un tel clapet est utilisé sur les véhicules automobiles pour d'une part faire communiquer l'intérieur du réservoir avec le conduit extérieur lorsque le réservoir est dans une position normale d'utilisation et permettre le dégazage de ce dernier et d'autre part fermer l'accès au conduit extérieur lorsque le réservoir est incliné au- delà d'une limite prédéterminée de sa position normale d'utilisation, en cas de retournement accidentel du véhicule par exemple. On a constaté que l'obturateur d'un clapet connu de ce type avait tendance, pour un écoulement gazeux de débit élevé et sous une certaine pression, à être aspiré par l'orifice du corps de clapet jusqu'à venir en position d'obturation bien que le réservoir soit dans une position normale d'utilisation. Ce dysfonctionnement gêne l'évacuation des vapeurs de carburant et peut entraîner l'apparition d'une surpression excessive dans le réservoir. On a proposé, pour remédier à cet inconvénient, d'éloigner l'obturateur de l'orifice du corps du clapet afin de rendre ainsi plus difficile son aspiration. Cependant, l'inclinaison à partir de laquelle l'obturateur vient fermer l'orifice du corps du clapet augmente avec la distance séparant l'obturateur dans sa position de repos et ledit orifice, et cette solution n'est pas satisfaisante lorsque l'on souhaite que le clapet réagisse à de faibles inclinaisons du réservoir par rapport à sa position normale d'utilisation. On a encore proposé de rendre la perte de charge subie par l'écoulement gazeux suffisamment élevée pour que le débit de ce dernier reste faible en toutes circonstances et ne génère pas. à la traversée de l'orifice du corps de clapet, de dépression capable d'aspirer l'obturateur ou de le maintenir en position d'obturation suite à un soulèvement momentané par une vague de carburant. 2- Toutefois, cette solution est incompatible avec certaines spécifications établies par les constructeurs automobiles, qui imposent l'évacuation des vapeurs de carburant avec un débit minimum pour une surpression donnée, par exemple un débit supérieur à 1300 1/h lorsque la surpression dans le réservoir est de 30 mbars et que le véhicule se déplace. L'invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités. Elle y parvient par le fait que l'orifice du corps de clapet présente une dimension axiale suffisamment faible pour éviter qu'un écoulement gazeux traversant ledit orifice ne génère une veine fluide de vitesse élevée et par le fait que ledit orifice débouche dans une chambre de contrepression dont la section offerte au passage de l'écoulement gazeux est choisie suffisamment grande pour que la dépression en aval dudit orifice, due à la vitesse de l'écoulement gazeux dans la chambre de contre-pression, reste négligeable. Dans un exemple de réalisation préféré de l'invention, l'orifice est circulaire et présente un diamètre constant. Mais dans d'autres exemples de réalisations, la géométrie de l'orifice peut être différente, ce dernier pouvant se présenter sous la forme d'une fente rectangulaire notamment, et il faut alors comprendre que la dimension axiale de l'orifice est suffisamment faible au sens de l'invention lorsqu'elle est au plus égale à une fois et demi la plus petite dimension transversale de l'orifice. Grâce à l'invention, la traversée par l'écoulement gazeux de l'orifice du corps de clapet ne génère pas de veine fluide de vitesse élevée, contrairement à ce qui se passerait si l'on prolongeait axialement l'orifice par un ajutage rentrant ou sortant de longueur grande par rapport à la plus petite dimension transversale de l'orifice. Dans une réalisation particulière, l'orifice du corps de clapet présente une section circulaire dont le diamètre est compris entre 3 et 5 mm, et il est constitué par un perçage formé à travers une cloison séparant l'intérieur du corps de clapet et ladite chambre de contre- pression. De préférence, l'épaisseur de cette cloison est comprise entre 2 et 4 mm. - 3 - La chambre de contre-pression s'étend axialement sur une hauteur de préférence supérieure à cinq fois la dimension axiale de l'orifice. Dans une réalisation particulière de l'invention, la chambre de contre-pression est délimitée latéralement par une paroi cylindrique de révolution, dont le diamètre interne est avantageusement supérieur ou égal à 15 mm. Avantageusement, l'obturateur présente une extrémité conique conformée pour s'engager à son sommet dans l'orifice du corps de clapet. L'extrémité conique de l'obturateur permet notamment à l'écoulement gazeux de gagner relativement facilement ledit orifice et d'éviter l'apparition de turbulences qui pourraient nuire au fonctionnement du clapet. L'invention a encore pour objet un réservoir de carburant de véhicule automobile équipé d'un clapet tel que précité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, et au vu du dessin annexé sur lequel la figure 1 est une vue schématique. en coupe axiale, d'un clapet conforme à l'invention. Ce clapet 1 représenté sur la figure 1 est destiné à être monté dans un orifice 2 traversant la paroi supérieure 3 d'un réservoir de carburant de véhicule automobile. Le clapet 1 comporte un corps inférieur allongé 4 généralement cylindrique de révolution autour d'un axe longitudinal X, dans lequel peut se déplacer en translation selon l'axe X un obturateur 5. Le corps inférieur 4 est fermé à son extrémité inférieure par une paroi transversale 6 munie, sur sa face interne. d'un fût 7 servant de guide à l'extrémité inférieure d'un ressort 8. Ce ressort 8 vient en appui sur la face interne de la paroi 6 et s'engage à son extrémité supérieure dans une gorge annulaire 9 ménagée en partie inférieure de l'obturateur 5. Le corps inférieur 4 est fermé à son extrémité supérieure par une cloison transversale 11 s'étendant radialement vers l'extérieur au- delà de la paroi cylindrique du corps inférieur 4 pour constituer une collerette 10 servant à la fixation du clapet 1 sur la face externe de la paroi 3 du réservoir. -4- Dans l'exemple décrit, la collerette 10 et la paroi 3 sont réalisées en polyéthylène et la fixation du clapet sur le réservoir peut s'effectuer par soudure. La cloison 11 présente en son centre une épaisseur e et P elle est traversée par un orifice circulaire 12 de diamètre D P faisant communiquer l'intérieur du corps 4 avec une chambre de contre-pression 13. Cette chambre de contre-pression 13 est délimitée radialement par une paroi tubulaire 14, cylindrique de révolution autour de l'axe X, de diamètre D et de hauteur H, se raccordant c c inférieurement sur la cloison 11 et fermée supérieurement par une paroi transversale 15. Un embout tubulaire 16 d'axe longitudinal perpendiculaire à l'axe X se raccorde latéralement sur la paroi tubulaire 14 en partie haute de la chambre de contre-pression 13 et tangentiellement à la paroi 15. pour le montage d'un conduit extérieur 17 de mise à l'air libre du réservoir. Le corps inférieur 4 est traversé latéralement. en partie basse, par des fentes 18 permettant de faire communiquer en permanence l'intérieur du réservoir avec l'intérieur du corps inférieur du clapet. L'obturateur 5 présente une extrémité supérieure 19 conique, convergeant vers le haut. Lorsque le réservoir est dans une position normale d'utilisation, l'axe X est orienté sensiblement verticalement et l'obturateur 5 comprime par son poids le ressort 8. L'orifice 12 est dégagé et établit une communication entre l'intérieur du corps inférieur 4 du clapet et le conduit extérieur 17. En cas de surpression dans le réservoir, typiquement une surpression de l'ordre de 30 à 50 mbars, et lorsque le réservoir est dans une position normale d'utilisation. il s'établit un écoulement gazeux de dégazage. On a indiqué par les flèches E un tel écoulement gazeux, traversant les fentes 18. puis l'espace annulaire ménagé entre la face interne de la paroi cylindrique du corps inférieur 4 et la surface externe latérale 20, cylindrique de révolution, de l'obturateur 5, longeant la surface conique 19 en direction de l'orifice 12, traversant ce dernier, puis gagnant la chambre de contre-pression 13 et le conduit extérieur 17 qui communique au travers d'un filtre conçu pour piéger les vapeurs de carburant avec l'atmosphère. - La section offerte au passage de l'écoulement gazeux par la chambre de contre-pression 13 est choisie de manière à maintenir la pression dynamique dans celle-ci négligeable. Plus précisément, on cherche à avoir: 1/2 V2 p contre-pression 13, et P désigne la pression dans le réservoir. Les dimensions D, e de l'orifice 12 sont choisies P P pour éviter la formation à sa traversée d'une veine fluide orientée presque exclusivement parallèlement à l'axe X, comme ce serait le cas d'un ajutage rentrant ou sortant. L'écoulement gazeux n'acquiert donc pas une vitesse élevée selon l'axe X et il ne se forme pas de dépression en amont de l'orifice 12 suffisamment forte pour aspirer l'obturateur 5. dont la masse est typiquement de quelques grammes. A titre indicatif, dans l'exemple particulier décrit, le diamètre D de l'orifice 12 vaut 5 mm, l'épaisseur e de la cloison 11 vaut 2 mm dans sa région bordant l'orifice 12, le diamètre interne du corps 4 vaut 23 mm, le diamètre interne de l'embout 16 vaut mm. le diamètre interne D de la chambre de contre-pression vaut C mm et sa hauteur H est sensiblement égale à son diamètre. Pour un écoulement gazeux dont le débit est égal à 1300 1/h. correspondant à une surpression de 30 mbars à l'intérieur du réservoir, on a 1/2 p V voisin de 2 N/m, soit environ 10'2 mbars, ce qui est négligeable devant la pression régnant dans le réservoir. Le clapet particulier 1 est prévu pour ne pas fermer l'orifice 12 pour un débit atteignant 1500 l/h, correspondant à une surpression de 50 mbars dans le réservoir. même si le véhicule est en déplacement et donc soumis à des vibrations ou des vagues de carburant susceptibles de déplacer légèrement selon l'axe X l'obturateur 5. Lorsque le réservoir de carburant est incliné au-delà d'une valeur prédéterminée de sa position normale d'utilisation, c'est-à-dire lorsque l'axe X fait un certain angle avec la verticale, la composante du poids de l'obturateur sur l'axe X diminue et le ressort 8 tend à déplacer l'obturateur 5 en rapprochement de l'orifice 12. Pour une - 6 - certaine valeur de l'inclinaison, l'obturateur 5 vient ainsi au contact de la cloison 11 pour obturer l'orifice 11. C'est le cas notamment en cas de retournement accidentel du véhicule, l'obturateur 5 permettant alors d'isoler le conduit extérieur 17 de l'intérieur du réservoir et d'éviter que du carburant liquide gagne ce dernier puis l'extérieur du véhicule. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. On peut notamment, sans sortir du cadre de l'invention, modifier la géométrie de l'orifice 12 ou de la chambre de contre- pression 13 et adopter une section transversale non circulaire par exemple. -7- RVENDICATIONS 1. Clapet pour réservoir de carburant, comportant un obturateur sensible à la gravité, mobile dans un corps de clapet entre une position de repos permettant un écoulement gazeux depuis l'intérieur du réservoir vers un conduit extérieur, au travers d'un orifice du corps de clapet, et une position d'obturation dans laquelle l'obturateur ferme ledit orifice, caractérisé par le fait que ledit orifice (12) présente une dimension axiale suffisamment faible pour éviter qu'un écoulement gazeux traversant ledit orifice ne génère une veine fluide de vitesse élevée, et par le fait que ledit orifice (12) débouche dans une chambre de contre-pression (13) dont la section offerte au passage de l'écoulement gazeux est choisie suffisamment grande pour que la dépression en aval dudit orifice, due à la vitesse de l'écoulement gazeux dans la chambre de contre-pression, reste négligeable. 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit orifice est circulaire et par le fait que l'obturateur présente une extrémité conique (19) apte à s'engager dans ledit orifice (12) en position de fermeture de ce dernier. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la chambre de contre-pression (13) est délimitée radialement par une paroi tubulaire (14) dont le diamètre interne est supérieur ou égal à 15 mm. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit orifice (12) est circulaire de diamètre (D) compris entre 3 et 5 mm. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. caractérisé par le fait que ladite chambre de contre- pression s'étend sur une hauteur (H) au moins égale à cinq fois la c dimension axiale dudit orifice. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit orifice (12) est constitué par un perçage traversant une cloison (11) formée en partie supérieure du corps de clapet. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'épaisseur (e) de ladite cloison (11) dans la région bordant ledit orifice (12) est comprise entre 2 et 4 mm. bordant ledit orifice (12) est comprise entre 2 et 4 mm. - 8 - 8. Réservoir de carburant de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un clapet tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes.