Brevet FR2796891A1 — publié le 20010202

Le domaine technique de la présente invention est celui des dispositifs de sûreté destinés à équiper les réservoirs contenant un fluide sous pression tel que le gaz de pétrole liquéfié (GPL) utilisé comme carburant pour les véhicules à moteurs. Afin de réduire la pollution liée aux rejets dans l'atmosphère résultant de l'utilisation massive des véhicules automobiles, il est souhaitable de développer la consommation de carburant moins polluant tel que le GPL. A titre d'exemple, le GPL engendre une émission de dioxyde de carbone inférieur de 40 à 75 % par rapport à l'essence. De même la quantité d'hydrocarbures imbrûlés et d'oxyde d'azote est inférieur de 30 à 65 $. I1 faut également noter que ce carburant présente l'avantage de ne pas contenir d'additifs tels que le plomb, le soufre ou le benzène, dont l'émission est nuisible à la santé. Le dispositif selon la présente invention est destiné à limiter le remplissage des réservoirs contenant des gaz liquéfiés et plus particulièrement du gaz de pétrole liquéfié utilisé par les véhicules à moteur comme carburant (GPL). L'équilibre liquide-gazeux qui règne dans les réservoirs de GPL doit supporter les contraintes liées aux variations de température. Ces contraintes de pression peuvent être très importantes et conduire à l'explosion du réservoir, pouvant causer de sérieux dommages aux utilisateurs ainsi qu'aux secouristes. Pour réduire ce danger, on impose une consigne et on remplit le réservoir de telle sorte que la phase liquide n'occupe pas plus de 80 $ de volume total du réservoir. Les 20 % restant deviennent le ciel gazeux permettant la dilatation thermique de la phase liquide du fait des variations de la température ambiante. Ce phénomène de dilatation peut être très important. Pour les cas des GPL, la dilatation de la phase liquide peut atteindre 21,8 ô entre 0 C et 60 C. Pour être plus précis, si un utilisateur remplit son réservoir de véhicule à 80 % de GPL à une température de -15 C, après dilatation, le ciel gazeux sera réduit à 3% du volume total à 50 C. De plus, les limiteurs de remplissage actuels dits " mécaniques " n'offrent pas une sécurité suffisante en cas de défaillance. En effet, le remplissage en phase liquide peut devenir total et le ciel gazeux est alors réduit ou nul (on parle alors de plein hydraulique). L'augmentation de volume de la phase liquide deviendrait alors impossible et provoquerait l'explosion du réservoir. I1 convient donc d'avoir un limiteur de remplissage fiable pour éviter le plein hydraulique. En outre, les limiteurs de remplissage actuels, fonctionnant sur un système de distributeur, peuvent être mis en défaut par les pompes GPL fournissant une faible pression. De plus, ces limiteurs comprennent un moyen de lutte contre les contraintes thermiques basé sur un fonctionnement à débit de fuite offrant ainsi la possibilité à un utilisateur inattentif d'augmenter l'autonomie de son véhicule. I1 est alors possible de " forcer " le remplissage jusqu'à obtenir le plein hydraulique avec tous les dangers que cela comporte. Ces inconvénients doivent être surmontés. Les limiteurs de remplissage connus sur le marché fonctionnent à partir d'un système de robinet- flotteur. Ce montage présente le désavantage de ne pas fournir une étanchéité parfaite. Par exemple un tangage latéral ou une différence de hauteur d'un véhicule peuvent altérer la stabilité du limiteur de remplissage et donc dépasser les 80 % pour finalement atteindre le plein hydraulique avec les risques que cela comporte. En bref, la fiabilité de ces limiteurs dit "mécaniques " n'est pas suffisamment importante et peut créer un danger qui ne permet pas aux secouristes d'intervenir dans de bonnes conditions. Le but de la présente invention est de concevoir un nouveau limiteur de remplissage dit " hydraulique " pour les réservoirs GPL, apte à assurer une isolation parfaite entre l'entrée (pistolet) et l'intérieur du réservoir, ceci tout en respectant la valeur de consigne imposée. L'invention a donc pour objet un limiteur de remplissage destiné à équiper un réservoir de véhicule contenant un fluide sous pression du type GPL, relié à un conduit d'alimentation et à une électrovanne commandant l'arrêt du remplissage, caractérisé en ce qu'il comprend - un corps relié au réservoir, présentant un premier conduit en communication avec le réservoir, le conduit d'alimentation et l'électrovanne, - une tête coiffant le corps, - une membrane étanche interposée entre le corps et la tête pour fermer le premier conduit sous l'action d'un ressort, - des moyens de commande permettant d'introduire du fluide sous pression du corps vers la tête, en relation avec la membrane pour permettre l'ouverture et la fermeture du premier conduit. Selon une première variante de réalisation, le premier conduit est équipé d'un clapet anti-retour côté réservoir et délimite un siège sur lequel s'applique la membrane. Selon une autre variante, le corps comprend une chambre dans laquelle débouche le premier conduit et le conduit d'alimentation. Selon encore une autre variante, la tête comporte une cavité fermée par la membrane, le ressort étant disposé dans la cavité et en appui sur la membrane. Avantageusement, le premier conduit est en relation avec l'électrovanne par l'intermédiaire des moyens de commande. Selon encore une réalisation particulière, les moyens de commande comprennent - une première canalisation reliant le premier conduit à l'électrovanne, débouchant en amont du clapet anti-retour, - une seconde canalisation reliant la chambre à l'électrovanne, - une troisième canalisation reliant l'électrovanne à la cavité. Avantageusement, la première canalisation est terminée d'un côté par une collerette délimitant une chambre, l'électrovanne venant en appui sur la collerette, les deuxième et troisième canalisations débouchant dans la chambre. La perte de charge de la chambre et de la première canalisation est inférieure à celle de la troisième canalisation, pour repousser la membrane, l'électrovanne étant ouverte. Lors de la fermeture de l'électrovanne le fluide sous pression est dirigé vers la cavité par l'intermédiaire de la deuxième et la troisième canalisations, pour équilibrer la pression de part et d'autre de la membrane. Le limiteur de remplissage peut comprendre un moyen d'évacuation du fluide emprisonné dans la cavité, la chambre et le conduit d'alimentation vers le premier conduit. Avantageusement, le moyen d'évacuation est constitué d'une canalisation reliant la cavité au premier conduit munie d'un clapet interdisant le passage du fluide sous pression du premier conduit vers la cavité au cours du remplissage. Le clapet est actionné par l'augmentation de pression du fluide contenu dans la cavité, la chambre et le conduit d'alimentation. La force créée par la pression d'alimentation à l'intérieur du premier conduit est supérieure à la force fournie par le ressort. Lors du remplissage, la force créée par la pression d'alimentation à l'intérieur du premier conduit est supérieure à la force de fermeture du clapet anti-retour côté réservoir. Avantageusement, la force exercée sur le clapet est supérieure à la force fournie par la pression dans la cavité lors de la phase de remplissage. Un tout premier avantage du limiteur selon l'invention réside dans le fait que celui-ci est actionné de manière hydraulique. Un deuxième avantage réside dans le fait qu'une avarie du système de remplissage provoque son arrêt. Un autre avantage du limiteur selon l'invention réside dans le fait que celui-ci ne présente aucun débit de fuite. Un autre avantage réside dans le fait que l'étage de traitement et l'électrovanne peuvent être commandés par un courant électrique de faible intensité offrant ainsi la possibilité de les miniaturiser. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture du complément de description donné ci-après à titre illustratif en relation avec des dessins sur lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe du système d'alimentation et d'un limiteur conforme à l'invention. - la figure 2 représente une vue en coupe d'un limiteur conforme à l'invention en position remplissage. - la figure 3 représente une vue en coupe d'un limiteur conforme à l'invention en position blocage Sur les figures 1 et 2, on a représenté un limiteur 1 selon l'invention en relation avec une électrovanne 2 de type connu et un étage de traitement 3 de l'information. Cet étage 3 comprend notamment un capteur 4 commandant l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne 2. Ce limiteur 1 est rendu solidaire d'un réservoir 5 partiellement représenté. Le limiteur 1 est connecté à une bouche d'alimentation 6 intégrant classiquement un clapet de fermeture 7 par l'intermédiaire d'une goulotte 8 suivie d'un manchon d'entrée 9. Au fin de compréhension, on admettra que dans le plan de ces figures, le réservoir 5 est disposé horizontalement tandis que le limiteur 1 est disposé sensiblement verticalement. La figure 2 qui est une coupe longitudinale montre un limiteur constitué d'un corps 10 creux réalisé en un matériau lui conférant des propriétés de résistance aux contraintes et sollicitations auxquelles il sera soumis au cours de son utilisation. Ce corps 10 se présente sous la forme générale d'une pièce sensiblement parallélépipédique. Ce corps est perforé d'un conduit 12 transversal débouchant dans une chambre annulaire 11 dans la partie supérieure du corps 10, l'extrémité libre du conduit constituant un siège 13 en saillie dans la chambre. Cette chambre est reliée au manchon d'entrée 9 par l'intermédiaire d'un conduit 26. Le conduit 12 est constitué de trois tronçons de diamètre différent. Le tronçon 12a est fileté du côté réservoir pour recevoir un écrou perforé 14. Un chanfrein 15 est pratiqué dans la partie supérieure de ce tronçon 12a afin de recevoir une bille 16 plaquée par ressort 17 en appui sur l'écrou 14. La bille 16 et le ressort 17 constituent un clapet anti-retour interdisant la circulation du fluide du réservoir 5 vers la chambre 11. Le tronçon 12b, d'un diamètre inférieur au tronçon 12a, délimite d'un côté le chanfrein 15 et de l'autre le tronçon 12c. Le tronçon 12c, d'un diamètre supérieur au tronçon 12b, se termine par le siège 13. Le corps 10 est muni latéralement d'un logement 18 permettant de recevoir l'électrovanne 2. A cette fin, le corps est percé et fileté; l'électrovanne 2 et le corps 10 délimitent ainsi une cavité 19. L'étanchéité est assurée par un joint 22. Une canalisation 20 est usinée horizontalement dans le corps 10, elle débouche, d'un côté dans le conduit 12 en amont du clapet anti-retour, de l'autre dans la cavité 19. Cette canalisation 20 est terminée par une collerette 21 en saillie dans la cavité 19. En phase de limitation de remplissage, l'électrovanne 2 vient en appui sur la collerette 21 pour obstruer le conduit 20. Une face 23 est définie sur la partie supérieure du corps 10. Une canalisation 24 est percée reliant ainsi la face 23 à la cavité 19. De même, une canalisation 25 est usinée pour relier la chambre 11 à la cavité 19. Les caractéristiques de ces canalisations seront définies ci- après. A l'opposé de ces canalisations 24 et 25, par rapport au conduit 12, on pratique un lamage 27 étudié pour recevoir une bille 28, un ressort 29 venant s'intercaler entre le fond du lamage 27 et la bille 28. A l'opposé de la canalisation 20 par rapport au conduit 12, on perce un canal 30 débouchant d'un côté dans le tronçon 12c, de l'autre à l'extérieur. Pour des raisons de construction, le canal 30 est obstrué du côté extérieur par un bouchon étanche 31. Le corps 10 est traversé par un canal 32 qui relie le lamage 27 au canal 30. Le corps 10 est coiffé par une pièce 33 de forme générale type " assiette creuse ". Entre les deux est disposée une membrane 34, de type connu, qui vient se caler dans un épaulement 35 pratiqué en périphérie de la chambre 11. L'étanchéité entre le corps et tête est réalisée au moyen de procédés connus. Un ressort 36 est interposé entre le fond de la tête 33 et la membrane 34. On définit ainsi une chambre 38 délimitée par la tête 33 et la membrane 34. La tête 33 est perforée par une canalisation 37 aux caractéristiques complexes qui relie la canalisation 24 à la chambre 38. L'étanchéité entre les canalisations 37 et 24 est réalisée par un joint 41 de type connu. A l'opposé de la canalisation 37 on réalise un canal 39 terminé par un chanfrein 40, lequel permet de recevoir la bille 28 en appui. Les caractéristiques des canalisations 20, 24 et 37 sont définies de telle façon que la perte de charge de la canalisation 20 soit inférieure à la perte de charge de la canalisation 24 additionnée à celle de la canalisation 37, ceci à l'aide de moyens divers tels que différence de diamètre, coude, état de surface ou une combinaison de ces moyens. En phase de remplissage, comme illustré sur les figures 1 et 2, le liquide provenant de la bouche d'alimentation 6 pénètre dans le limiteur 1 et remplit la chambre 11 par le biais du clapet 7, la goulotte 8, le manchon 9 et le conduit d'alimentation 26. Le liquide remplit ensuite la canalisation 25, la cavité 19 et s'écoule prioritairement vers la canalisation 20, ceci étant dû aux différences de perte de charge entre la canalisation 20 et les canalisations 24 et 37. De ce fait, le déséquilibre de pression entre la chambre 38 et la chambre 11 conduit au soulèvement de la membrane 34, écrasant ainsi le ressort 36, et à la libération du siège 13. Le liquide utilise alors le conduit 12 et exerce une pression pour ouvrir le clapet anti-retour constitué de la bille 16 et du ressort 17 et peut s'écouler vers le réservoir 5. Le remplissage du réservoir commence. Dés que le réservoir est rempli à 80$ de liquide, le capteur 4, qui peut être de type flotteur, capacitif ou fibre optique, délivre un signal électrique à l'étage de traitement 3. Ce dernier coupe alors l'alimentation de l'électrovanne 2 dont l'extrémité vient fermer la canalisation 20. En phase limitation de remplissage, comme illustré sur la figure 3, l'électrovanne en appui sur la collerette 21 obstrue la canalisation 20. Le liquide présent dans la cavité 19, s'écoule alors vers la chambre 38 via les canalisations 24 et 37 pour équilibrer la pression de part et d'autre de la membrane 34. L'effort créé par le ressort 36 vient alors s'ajouter à l'effort engendré par la pression dans la chambre 38, plaquant ainsi la membrane 34 sur le siège 13 de manière étanche. Il n'y a plus de communication possible entre le conduit d'alimentation 26 et le réservoir 5. Le remplissage du réservoir est terminé. Du fait de l'existence du clapet de fermeture 7 immédiatement après la bouche de remplissage 6, un volume de liquide se retrouve emprisonné dans la goulotte 8, le manchon 9, le conduit d'alimentation 26, les chambres 11 et 38, les canalisations 24, 25, 37 et la cavité 19. La bille 28 maintenue en appui dans le chanfrein 40 par le ressort 29, dont la pression de tarage est supérieure à la pression délivrée par la pompe d'alimentation, permet par translation de la bille 28 d'évacuer le liquide emprisonné vers le tronçon 12c du conduit 12. REVENDICATIONS 1 - Limiteur de remplissage (1) destiné à équiper un réservoir de véhicule contenant un fluide sous pression du type GPL, relié à un conduit d'alimentation (26) et à une électrovanne (2) commandant l'arrêt du remplissage, caractérisé en ce qu'il comprend - un corps (10) relié au réservoir (5), présentant un premier conduit (12) en communication avec le réservoir (5), le conduit d'alimentation (26) et l'électrovanne (2), - une tête (33) coiffant le corps (10), - une membrane(34) étanche interposée entre le corps (10) et la tête (33) pour fermer le premier conduit (12) sous l'action d'un ressort (36), - des moyens de commande permettant d'introduire du fluide sous pression du corps (10) vers la tête (33), en relation avec la membrane (34) pour permettre l'ouverture et la fermeture du premier conduit (12). 2- Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier conduit (12) est équipé d'un clapet anti-retour (16,17) côté réservoir. 3- Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier conduit (12) délimite un siège (13) sur lequel s'applique la membrane (34). 4- Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps (10) comprend une chambre (11) dans laquelle débouche le premier conduit (12) et le conduit d'alimentation (26). 5- Limiteur de remplissage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tête (33) comporte une chambre (38) fermée par la membrane (34), le ressort (36) étant disposé dans la chambre (38) et en appui sur la membrane (34). 6- Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier conduit (12) est en relation avec l'électrovanne (2) par l'intermédiaire des moyens de commande. 7- Limiteur de remplissage (1) selon les revendications 4 â 6, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent - une première canalisation (20) reliant le premier conduit (12) à l'électrovanne (2), débouchant en amont du clapet anti-retour (16), - une seconde canalisation (25) reliant la chambre (11) à l'électrovanne (2), - une troisième canalisation (24) et (37) reliant l'électrovanne (2) à la chambre (38). 8- Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première canalisation (20) est terminée d'un côté par une collerette (21) délimitant une cavité (19), l'électrovanne venant en appui sur la collerette, les deuxième et troisième canalisations débouchant dans la cavité. 9- Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la perte de charge de la chambre (19) et de la première canalisation (20) est inférieure à celle de la troisième canalisation (24, 37), pour repousser la membrane (34), l'électrovanne (2) étant ouverte. 10- Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lors de la fermeture de l'électrovanne (2) le fluide sous pression est dirigé vers la cavité (38) par l'intermédiaire de la deuxième et la troisième canalisations, pour équilibrer la pression de part et d'autre de la membrane (34). 11- Limiteur de remplissage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'évacuation du fluide emprisonné dans la cavité (38), la chambre (11) et le conduit d'alimentation (26) vers le premier conduit (12). 12- Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 11 caractérisé en ce que ce moyen d'évacuation est constitué de canalisations (30,32,39) reliant la cavité (38) au premier conduit (12) munie d'un clapet (28) interdisant le passage du fluide sous pression du premier conduit (12) vers la cavité (38) au cours du remplissage. 13- Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que le clapet (28) est actionné par l'augmentation de pression du fluide contenu dans la cavité (38), la chambre (11) et dans le conduit d'alimentation (26). 14- Limiteur de remplissage (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force créée par la pression d'alimentation à l'intérieur du premier conduit (12) est supérieure à la force fournie par le ressort (34). 15 - Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 14, caractérisé en ce que lors du remplissage, la force créée par la pression d'alimentation à l'intérieur du premier conduit (12) est supérieure à la force de fermeture du clapet anti-retour côté réservoir. 16 - Limiteur de remplissage (1) selon la revendication 15, caractérisé en ce que la force exercée sur le clapet (28) est supérieure à la force fournie par la pression dans la cavité (38), lors de la phase de remplissage.