Brevet FR2829703A1 — publié le 20030321

La présente invention concerne un dispositif de séparation de l'eau contenue dans du gazole destiné à alimenter un moteur diesel, du type comportant un dispositif de séparation de l'eau contenue dans du gazole destiné à alimenter un moteur diesel, du type comportant une chambre d'approvisionnement en gazole chargé d'eau, une chambre d'évacuation du gazole épuré en eau, une grille de séparation de la chambre d'approvisionnement et de la chambre d'évacuation adaptée pour retenir l'eau lors du passage du gazole de la chambre d'approvisionnement à la chambre d'évacuation au travers de ladite grille, et des moyens de collecte de l'eau séparée du gazole. L'invention s'applique particulièrement au domaine des lignes basse pression d'alimentation en gazole de moteurs diesel, notamment de véhicules ou de machines. De tels dispositifs sont utilisés dans les lignes d'alimentation en gazole lorsque ce dernier présente le risque de contenir une teneur en eau trop importante. En effet, selon la qualité du gazole issu des industries de raffinage, il est fréquent que ce gazole comporte de l'eau en émulsion. Un gazole présentant une teneur en eau trop importante fait courir au moteur diesel qu'il alimente des risques de disfonctionnements importants, voire de dommages mécaniques. Par ailleurs, indépendamment de la présence d'eau, le gazole comporte généralement des impuretés solides, telles que de la silice ou des agglomérats organiques. Ces impuretés sont généralement filtrées par un organe de filtration des particules solides, agencé entre le réservoir de gazole et la pompe d'alimentation du moteur en gazole. Aussi, il est connu de remplacer l'organe de filtration des particules solides par un filtre à gazole capable à la fois de filtrer les impuretés solides et de retenir l'eau. Un exemple d'un tel filtre à gazole consiste en une grille cylindrique fermée à ses extrémités et garnie intérieurement d'un papier filtre. Le gazole chargé en eau est appliqué de l'extérieur vers l'intérieur de la grille, de sorte qu'une partie de l'eau en émulsion dans le gazole demeure à l'extérieur de cette grille, tandis que la partie restante, ainsi que les impuretés solides, sont captées et retenues par le papier filtre intérieur à la grille. Cet agencement complexe présente donc l'inconvénient de devoir être régulièrement démonté afin de nettoyer la grille et de remplacer le filtre saturé. De plus, en raison de sa capacité limitée à retenir l'eau en émulsion dans le gazole, un tel agencement n'est pas économiquement adapté à des gazoles à forte teneur en eau. Le but de l'invention est de proposer un dispositif du type précité qui soit économique, qui présente un bon rendement d'extraction de l'eau en émulsion dans le gazole et qui soit facile d'installation et de maintenance sur une ligne d'alimentation en gazole, notamment d'un moteur diesel. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité, dans lequel la grille présente deux faces, une en regard de chacune des chambres d'approvisionnement et d'évacuation, de formation et d'évacuation mécaniques de gouttes d'eau formées lors du passage du gazole au travers de ladite grille. Suivant d'autres caractéristiques de ce dispositif, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - la grille ménage des pores de taille comprise entre 90 et 130 um ; - la grille est réalisée à partir de filaments en polyamide ; - lesdites faces sont sensiblement de révolution, la grille délimitant intérieurement une des deux chambres et extérieurement l'autre ; et comportant un orifice d'évacuation des gouttes d'eau formées sur au moins l'une desdites faces ; - lesdites faces sont sensiblement verticales ; - l'orifice d'évacuation de gouttes d'eau est ménagé à l'extrémité inférieure de la grille ; - un espace libre entre l'extrémité inférieure de la grille et le niveau supérieur de l'eau collectée par les moyens de collecte ; - les moyens de collecte sont pourvus d'un capteur de la quantité d'eau collectée et d'un organe de purge de l'eau collectée ; et L'invention a également pour objet une ligne d'alimentation en gazole, notamment d'un moteur diesel, du type basse pression et comportant un réservoir, un organe de filtration de particules solides et une pompe à gazole, qui comporte, en amont de l'organe de filtration des particules solides, un dispositif de séparation de l'eau contenue dans le gazole suivant l'une quelconque des revendications précédentes. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une ligne d'alimentation en gazole selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe se ! on ! e ptanti-tt indiqué sur la figure 1 du dispositif de séparation de l'eau selon l'invention ; et - la figure 3 est une vue en coupe partielle selon le plan lil-lil indiqué sur la figure 2 du dispositif selon l'invention. Sur la figure 1 est représentée une ligne 1 d'alimentation en gazole d'un moteur diesel 2. La ligne 1 est une ligne basse pression, c'est-à-dire que le gazole se déplace dans cette ligne, comme indiqué par les flèches, en raison d'une dépression à son extrémité aval par rapport à son extrémité amont. La ligne 1 comporte, d'amont en aval, un réservoir à gazole 4, un dispositif 6 de séparation de l'eau contenue dans le gazole, un organe 8 de filtration des particules solides et une pompe à gazole 10. A l'exception du dispositif 6 qui sera détaillé ci-après, le réservoir 4, l'organe 8 et la pompe 10 sont des éléments connus en eux-mêmes et ne seront pas détaillés plus avant. Comme représenté sur les figures 1 et 2, le dispositif 6 comporte, d'une part, un conduit 12 d'entrée du gazole chargé en eau, raccordé au réservoir 4, via un raccord 14, et, d'autre part, un conduit 16 de sortie du gazole sensiblement exempt d'eau, raccordé à l'organe de filtration des particules solides 8 via un raccord 18. Comme représenté plus en détail sur la figure 3, le dispositif 6 comporte principalement : - une chambre 20 d'approvisionnement du gazole chargé en eau reliée au conduit d'entrée 12, - une chambre 22 d'évacuation du gazole épuré en eau reliée au conduit de sortie 16, - une grille, ou maille, 24 de séparation des chambres 20 et 22, et - une cuvette 26 de collecte de l'eau séparée du gazole ayant traversé la grille 24. Plus précisément, le dispositif 6 comporte un carter métallique 30 en forme de bol tourné vers le haut et d'axe sensiblement vertical. Ce bol est coiffé d'un couvercle 32 fixé de façon étanche, par exemple par collage, sur l'extrémité supérieure du carter 30. Le couvercle 32 est pourvu d'orifices 34 et 36 respectivement en regard des conduits 12 et 16, de façon à permettre l'écoulement du gazole entre l'intérieur et l'extérieur du carter 30. La grille 24 est de forme sensiblement cylindrique, fermée à son extrémité supérieure par une coupelle métallique 38 fixée au couvercle 32 et ouverte à son extrémité inférieure, ménageant ainsi un orifice inférieur 40. La coupelle 38 est pourvue d'un disque supérieur nervuré 38A au-dessus duquel débouche le conduit 12 d'entrée du gazole. Les nervures de ce disque 38A assurent le passage du gazole de l'extrémité aval du conduit 12 à la chambre d'approvisionnement 20, suivant la périphérie de la coupelle 38. La grille 24 est constituée de filaments en polyamide, notamment de monofilaments, tissés suivant une maille carré, et est calandrée à chaud. La taille des pores de la grille est choisie de façon à séparer l'eau en émulsion dans le gazole lors du passage du gazole au travers de cette grille et elle est de préférence comprise entre 90 et 130 um. La grille 24 présente ainsi une face 24A en regard de la chambre d'approvisionnement 20 et une face 24B en regard de la chambre d'évacuation 22. Ces faces 24A et 24B sont toutes deux à même, lors du passage du gazole au travers de la grille, de retenir l'eau contenue dans le gazole par formation de gouttes d'eau, puis d'évacuer par gravité ces gouttes vers l'extrémité inférieure de la grille, comme il sera expliqué plus loin. De plus la grille 24, comporte intérieurement une structure de rigidification 41 sous forme d'un croisillon central. La cuvette 26 de collecte de l'eau séparée du gazole est ménagée dans la partie inférieure du carter 30 de façon à offrir un volume de rétention important. La cuvette 26 comporte un détecteur 42 du niveau d'eau, ainsi qu'un organe 44 de purge de l'eau collectée agencé de façon étanche à l'extrémité inférieure du carter 30. Le détecteur 42 permet de contrôler que le niveau d'eau collectée dans la cuvette 26 n'atteint pas le bord inférieur de la grille 24, plus précisément qu'il reste au dessous d'un niveau prédéterminé par rapport à ce bord inférieur, noté h. Le fonctionnement du dispositif de séparation selon l'invention est le suivant. L'entraînement du gazole dans la ligne basse pression 1 est assuré par la pompe aval 10 qui maintient une dépression permanente entre l'intérieur et l'extérieur de la grille 24. La pression de la chambre d'évacuation 22 étant sensiblement plus faible que celle de la chambre d'amenée 20, le gazole acheminé au travers du conduit d'entrée 12 pénètre dans la chambre d'amenée 20, traverse de part en part la grille 24 pour atteindre la chambre d'évacuation 22. La dépression maintenue dans la ligne 1 étant fixée à une valeur habituelle dans ce type de ligne, la surface extérieure de la grille est suffisamment grande pour contraindre le gazole à emprunter les pores de la grille 24 afin d'atteindre la chambre d'évacuation 22. La structure ouverte inférieurement de la grille et la taille de ses pores induisent une faible perte de charge entre les faces 24A et 24B de la grille, ce qui minimise le risque de passage du gazole par l'orifice inférieur 40 dans des conditions normales d'utilisation. Le gazole purifié ressort du dispositif 6 par le conduit de sortie 16. Sur chacune des faces 24A et 24B de la grille 24, l'eau en émulsion dans le gazole forme des gouttes et/ou des gouttelettes qui se fixent sur ces faces. Par coalescence de ces gouttes et gouttelettes, la grille 24 retient des gouttes d'eau de taille de plus en plus importante jusqu'à ce que ces gouttes ruissellent par gravité le long de la grille 24 vers son extrémité inférieure. Les gouttes tombent ensuite dans la cuvette 26, les gouttes formées sur la face intérieure 24B empruntant l'orifice d'évacuation 40. Cette formation et cette évacuation mécaniques de gouttes d'eau s'effectuent ainsi aussi bien sur la surface extérieure 24A que sur la surface intérieure 24B de la grille 24, sans risque que des gouttes remontent dans la chambre d'évacuation 22 en raison de leur taille et du fait que l'eau est plus dense que le gazole. Périodiquement, l'organe de purge 44 est actionné de façon à vider la cuvette 26. Le dispositif selon l'invention est ainsi de maintenance facile et peu onéreuse puisqu'elle ne nécessite ni le démontage du carter, ni le remplacement d'élément de filtrage, tel qu'un papier filtre saturé. De plus, son installation est commode puisque ce dispositif peut être facilement agencé sur une ligne d'alimentation gazole pré-existante, en amont d'un filtre à impuretés solides, comme le filtre 8. Par ailleurs, outre son rendement d'extraction de l'eau élevé, par exemple supérieur à 80% pour un débit de 80 litres par heure de gazole, le dispositif selon l'invention ne forme pas une retenue à l'écoulement du gazole, la grille 24 induisant une perte de charge sensiblement nulle en raison de son fond ouvert 40. De plus, comme il est possible de contrôler par le capteur 42 qu'il existe en permanence une différence de hauteur minimale h entre la tranche inférieure de la grille 24 et le niveau supérieur de l'eau collectée, le dispositif selon l'invention ne présente aucun risque de gêne à l'amorçage de l'écoulement du gazole dans la ligne 1, comme il est fréquemment le cas avec des agencements relevant de l'art antérieur. Ainsi, même si les pores de la grille sont partiellement voir totalement obstrués par du gazole froid et fortement visqueux, l'écoulement du gazole s'effectue au travers du fond ouvert 40 de la grille 24, au dessus de l'eau précédemment collectée dans la cuvette 26. Divers aménagements de ce dispositif de séparation selon l'invention sont à la portée de l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.-Dispositif de séparation de l'eau contenue dans du gazole destiné à alimenter un moteur diesel, du type comportant une chambre (20) d'approvisionnement en gazole chargé d'eau, une chambre (22) d'évacuation du gazole épuré en eau, une grille (24) de séparation de la chambre d'approvisionnement et de la chambre d'évacuation adaptée pour retenir l'eau lors du passage du gazole de la chambre d'approvisionnement à la chambre d'évacuation au travers de ladite grille, et des moyens (26) de collecte de l'eau séparée du gazole, caractérisé en ce que la grille (24) présente deux faces (24A, 24B), une en regard de chacune des chambres d'approvisionnement (20) et d'évacuation (22), de formation et d'évacuation mécaniques de gouttes d'eau formées lors du passage du gazole au travers de ladite grille. 2. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé ce que la grille (24) ménage des pores de taille comprise entre 90 et 130 um. 3.-Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé ce que la grille (24) est réalisée à partir de filaments en polyamide. 4.-Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites faces (24A, 24B) sont sensiblement de révolution, la grille (24) délimitant intérieurement une des deux chambres (22) et extérieurement l'autre (20), et comportant un orifice (40) d'évacuation des gouttes d'eau formées sur au moins l'une desdites faces (24A, 24B). 5.-Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites faces (24A, 24B) sont sensiblement verticales. 6.-Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'orifice (40) d'évacuation de gouttes d'eau est ménagé à l'extrémité inférieure de la grille (24). 7. - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par un espace libre (h) entre l'extrémité inférieure de la grille (24) et le niveau supérieur de l'eau collectée par les moyens de collecte (26). 8.-Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de collecte (26) sont pourvus d'un capteur (42) de la quantité d'eau collectée et d'un organe (44) de purge de l'eau collectée. 9. - Ligne d'alimentation en gazole, notamment d'un moteur diesel, du type basse pression et comportant un réservoir (4), un organe de filtration de particules solides (8) et une pompe à gazole (10), caractérisée en ce qu'elle comporte, en amont de l'organe de filtration des particules solides (8), un dispositif (6) de séparation de l'eau contenue dans le gazole suivant l'une quelconque des revendications précédentes.