Brevet FR2869367A1 — publié le 20051028

DISPOSITIF DE RACCORDEMENT D'UN TUBE D'INJECTION DE CARBURANT SOUS PRESSION La présente invention concerne un dispositif de raccordement d'un tube d'injection de carburant sous pression à une pièce de raccordement. La ou les chambres de combustion des moteurs thermiques sont alimentées en carburant sous pression. Le carburant étant sous pression, les risques de fuite dans le circuit d'injection sont accrus car un joint standard ne permet pas de réaliser une étanchéité suffisante. Le problème des fuites de carburant est particulièrement crucial car toute fuite représente un risque d'incendie. Dans la plupart des cas, on considère que les fuites sont inévitables et l'on protège le milieu extérieur des risques d'incendie, au moins au niveau des interfaces entre les pièces de raccordement. Néanmoins, le document FR 2 836 701 décrit un exemple de dispositif de montage d'un tube d'injection de carburant qui permet de réduire les fuites. Ce dispositif, représenté sur la figure 1, comporte un tube d'injection 1 du carburant sous pression qui est monté sur une pièce de raccordement 2 au moyen d'un élément de serrage 3. La pièce de raccordement 2 comporte un canal 20 qui vient prolonger le canal 10 formé par le tube de d'injection. L'extrémité du tube 1 a une forme conique adaptée pour venir s'emboîter dans l'évidement conique ménagé dans la pièce de raccordement 2. L'extrémité du tube 1 et la pièce de raccordement 2 présentent une surface de contact relativement grande et complexe qui ne permet pas cependant d'éviter complètement les fuites du fait des imperfections des surfaces en contact et des imprécisions de positionnement des deux pièces l'une par rapport à l'autre. Ce document préconise, afin d'éviter les fuites de carburant vers le milieu extérieur, de munir le dispositif d'une bague interne à l'élément de serrage. Cette bague permet de découpler les surfaces d'étanchéité entre le tube et la pièce de raccordement, des surfaces du tube recevant l'effort de serrage. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de raccordement d'un tube d'injection de carburant sous pression qui permet 35 de résoudre le problème des fuites de carburant vers le milieu extérieur. 2 2869367 Ce but est atteint au moyen d'un dispositif de raccordement d'un tube d'injection de carburant sous pression sur une pièce de raccordement, le tube d'injection formant, de manière connue, un premier canal de circulation du carburant, la pièce de raccordement formant un second canal de circulation du carburant et comportant une zone de jonction dans laquelle débouche ce second canal, le dispositif comporte un élément de serrage disposé autour du tube d'injection et coopérant par serrage avec la pièce de raccordement pour maintenir l'extrémité du tube d'injection serrée contre la zone de jonction de manière à ce que le second canal prolonge le premier canal formant ainsi un seul conduit de circulation du carburant sous pression, la zone de contact entre la zone de jonction et l'extrémité du tube d'injection étant susceptible de laisser s'échapper un débit de carburant vers l'extérieur de ce conduit de circulation. Selon l'invention, le dispositif comporte une chambre qui communique avec le second canal à travers la zone de contact entre l'extrémité du tube d'injection et la zone de jonction afin de recevoir le débit de carburant s'échappant du conduit de circulation, la chambre comporte en outre, des moyens d'évacuation du carburant qu'elle contient moyennant quoi la pression du carburant dans celle-ci reste inférieure à la pression du carburant dans le conduit de circulation. Ainsi, le dispositif de la présente invention permet, d'une part, de récupérer les fuites de carburant qui sont susceptibles de se produire entre les pièces raccordées, et d'autre part, d'abaisser la pression du carburant récupéré à une valeur suffisamment basse pour qu'un joint standard suffise à l'isoler du milieu extérieur. La chambre peut être ménagée dans l'élément de serrage ou dans la pièce de raccordement, ou dans les deux, l'essentiel étant qu'une chambre soit formée lorsque les pièces du dispositif sont assemblées. La forme et les dimensions de la chambre ne sont pas limitées selon l'invention. Selon un mode de réalisation, la chambre est annulaire et disposée sensiblement autour du conduit de circulation du carburant sous pression. La forme de l'extrémité du tube d'injection ainsi que celle de la zone de jonction ne sont pas limitées selon la présente invention. Selon un mode de réalisation, l'extrémité du tube d'injection est sensiblement tronconique 3 2869367 et vient s'emboîter dans un évidement conique de la zone de jonction de la pièce de raccordement, la zone de contact est alors une bande annulaire. Selon un second mode de réalisation, l'extrémité du tube d'injection comporte, successivement, une première portion sensiblement tronconique reliée à la paroi externe du tube et qui s'évase vers l'extrémité du tube, une seconde portion sensiblement tronconique reliée à la première portion selon une première arête circulaire et une troisième portion, sensiblement tronconique, reliée à la seconde portion selon une seconde arête circulaire, la première portion est en contact avec l'élément de serrage et comporte des zones de passage d'effort, la seconde arête correspond à la zone de contact entre la zone de jonction et l'extrémité du tube d'injection. La chambre peut également comporter des moyens d'étanchéité complémentaires si elle ne permet pas d'isoler suffisamment le carburant qu'elle contient du milieu extérieur. Ces moyens d'étanchéité complémentaires comportent, par exemple, un premier joint disposé au niveau des parois de la chambre et coopérant avec une zone d'étanchéité ménagée au niveau de la zone de jonction de la pièce de raccordement, de manière à ce que ce joint soit maintenu comprimé contre la zone d'étanchéité. Ces moyens d'étanchéité peuvent également comporter un second joint disposé dans un logement ménagé dans l'élément de serrage au-dessus de la chambre, le joint étant maintenu comprimé entre la paroi du logement et la surface externe du tube d'injection. Ce second joint peut également être mis en oeuvre sans la présence du premier joint précité. La présente invention concerne aussi un dispositif d'injection de carburant dans un moteur thermique comprenant, de manière connue, un réservoir de carburant à pression atmosphérique, une pompe haute pression, reliée par une première conduite au réservoir, pour mettre le carburant contenu dans le réservoir sous pression, et un moteur thermique qui comprend au moins une chambre de combustion et qui est relié à la pompe haute pression par une seconde conduite. De manière caractéristique, selon l'invention, ce dispositif comporte au moins un dispositif de raccordement selon l'invention et les moyens d'évacuation de ce dispositif de raccordement comportent un canal d'évacuation qui débouche en amont de la pompe haute pression. 4 2869367 Selon un mode de réalisation particulier, ce dispositif comporte au moins deux dispositifs de raccordement et les canaux d'évacuation de chacun des dispositifs débouchent dans un canal principal d'évacuation qui débouche en amont de la pompe haute pression. Le dispositif d'injection de l'invention peut aussi comporter en outre une pompe basse pression, disposée en amont de la pompe haute pression pour pomper le carburant dans le réservoir et le faire circuler jusqu'à la pompe haute pression. Dans ce cas, le ou les canaux d'évacuation peuvent déboucher soit 10 en amont soit en aval de la pompe basse pression. Selon une variante particulière, le canal d'évacuation et /ou le canal principal d'évacuation débouche en aval de la pompe basse pression. Dans ce cas, la pression fournie par la pompe basse pression est suffisamment basse pour que des problèmes de fuites puissent être résolus par des joints conventionnels. La présente invention, ses caractéristiques et les divers avantages qu'elle procure apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de quatre exemples particuliers de réalisation de la présente invention et qui fait référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un exemple de dispositif de raccordement connu, décrit dans le document FR 2 836 701; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale d'un premier mode de réalisation particulier du dispositif de raccordement selon la 25 présente invention; - la figure 3 représente un second mode de réalisation du dispositif de raccordement de la présente invention; - la figure 4 représente de manière schématique un premier mode de réalisation d'un circuit d'injection de carburant sous pression dans un 30 moteur thermique selon la présente invention; et - la figure 5 représente une vue en coupe d'un second mode de réalisation du circuit d'injection de carburant de la présente invention. En référence à la figure 2, un premier mode de réalisation du dispositif de raccordement de l'invention comporte un tube d'injection 1 de carburant sous pression, une pièce de raccordement 2 et un élément de 2869367 serrage qui est, dans le cas présent, un écrou 3 muni d'un taraudage interne 30. L'écrou 3 est disposé autour du tube 1. Le tube 1 forme un premier canal de circulation 10 qui permet le passage du carburant sous pression. La pièce de raccordement 2 comprend un second canal 20 qui, comme représenté, lorsque le tube 1 est monté sur la pièce de raccordement 2, prolonge le premier canal 10. La surface externe de la pièce de raccordement 2 comporte un filetage 23 qui coopère avec le taraudage 30 de l'écrou 3. L'extrémité du tube 1 comporte une forme sensiblement conique ou ogivale 11 qui coopère avec un évidement conique 21 ménagé dans la pièce de raccordement 2, au niveau de l'extrémité du second canal 20. Les pièces 1 et 2 sont en contact au niveau d'une zone de jonction 25 qui correspond, dans le cas présent, à une portion de l'évidement 21. La zone de contact entre les pièces 1 et 2 est dans le cas présent, une bande annulaire 26. L'écrou 3 comporte un espace interne 32, formant, lorsqu'il est monté sur la pièce de raccordement 2 une chambre 6, sensiblement annulaire et qui entoure une portion de l'extrémité 11 du tube 1 et la zone de jonction 25. Un canal d'évacuation 22 est ménagé dans l'épaisseur de la paroi de la pièce de raccordement 2 et débouche dans le fond de la chambre 6. Ce canal d'évacuation 22 est relié soit à la pression atmosphérique, soit à une pression inférieure à la pression du carburant circulant dans les canaux 10 et 20. La surface supérieure 27 de la pièce de raccordement comporte un méplat annulaire 24 disposé sensiblement sur le pourtour de la pièce de raccordement 2. Le canal d'évacuation 22 débouche entre le méplat 24 et l'évidement 21. Un joint torique 4 coopère avec ce méplat 24 pour assurer l'étanchéité entre l'écrou 3 et la pièce de raccordement 2. L'écrou 3 comporte une gorge annulaire 33 qui contient un second joint torique 5 qui permet d'assurer l'étanchéité entre l'écrou 3 et le milieu extérieur 7. Le fonctionnement de ce dispositif va maintenant être décrit en référence à la figure 2. Lorsque comme représenté sur la figure 2, l'écrou 3 maintient l'extrémité 11 du tube serrée contre les parois de l'évidement 21, le second canal 20 prolonge le premier canal 10. Le carburant arrive à travers le canal 10 et se répand dans le canal 20. L'étanchéité entre les pièces 1 et 2 est 6 2869367 réalisée par la zone de contact annulaire 26. La pression de contact nécessaire à la réalisation de l'étanchéité est obtenue au moyen de l'écrou 3. Le couple de serrage appliqué à l'écrou 3 est transformé en tension dans l'écrou 3, par le principe du filetage 23 équipant la pièce 2 et qui coopère avec le taraudage 30 de l'écrou 3. Cette tension est communiquée au tube 1 par l'intermédiaire des zones de passage d'effort 12 et 31. De ce fait, on obtient une pression de contact importante entre le tube 1 et la pièce de raccordement 2. Les surfaces de l'extrémité 11 et de l'évidement 21 n'étant pas parfaites, le carburant sous pression peut fuir entre ces deux pièces (voir flèche F). Le carburant s'échappant du second canal entre ces deux pièces pénètre dans la chambre 6 qui est maintenue à une pression inférieure à celle du carburant grâce au canal d'évacuation 22. Le carburant contenu dans la chambre 6 est évacué par le canal 22 ce qui permet de toujours garder la chambre en dépression par rapport au carburant circulant dans le premier et le second canal. L'étanchéité entre la chambre 6 et le milieu extérieur 7 est réalisé à l'aide des deux joints toriques 4 et 5. Le carburant contenu dans la chambre n'étant plus sous pression, de tels joints suffisent à assurer l'étanchéité de la chambre 6. Le joint torique 4 est comprimé entre la paroi de l'évidement 32 ménagé à l'intérieur de l'écrou 3 et le méplat 24 (ou cône d'étanchéité) de la pièce de raccordement 2. Le joint torique 5 est comprimé entre la paroi de la gorge 33 ménagée à l'intérieur de l'écrou 3 et la surface externe du tube 1. Un second mode de réalisation du dispositif de l'invention va maintenant être décrit en référence à la figure 3. Les éléments en communs avec le premier mode de réalisation sont référencés à l'identique. L'extrémité 11 du tube 1 comporte, du tube 1 vers la pièce de raccordement 2, une première partie tronconique, évasée, 111 reliée à la paroi externe du tube d'injection 1, une seconde partie tronconique, rétrécie 112, reliée à la première partie 111 au niveau d'une première arête 114, et une troisième partie 113 tronconique. La zone de contact entre les pièces 1 et 2 correspond à la seconde arête 115 de jonction entre les parties 112 et 113. La zone de jonction 25 comporte une surface plane qui correspond à la surface d'extrémité 27 de la pièce de raccordement 2. Le joint torique 4 est 7 2869367 disposé sur cette surface plane et comprimé par un épaulement 37 formé dans la paroi de l'évidement 32. Le fonctionnement de ce mode de réalisation est le même que celui décrit en référence à la figure 2. L'écrou 3 exerce sa tension sur l'extrémité 11 du tube à travers la première partie 111 qui comprend des zones de passages d'effort 12 et 31. Cette tension est transmise à l'extrémité 11 du tube ce qui permet d'obtenir une pression de contact importante entre le tube d'injection 1 et la pièce de raccordement le long de la seconde arête circulaire 115. Le dispositif représenté sur les figures 2 et 3 peut être utilisé dans un dispositif d'injection de carburant sous pression dans la chambre de combustion d'un moteur thermique. Un premier exemple de réalisation d'un tel dispositif va être décrit en référence à la figure 4. Ce dispositif comporte un réservoir 60 à pression atmosphérique. Une pompe haute pression 8 aspire le carburant contenu dans le réservoir 60 dans une première conduite 71. Le carburant sous pression sortant de la pompe haute pression 8 passe dans une seconde conduite 72. L'extrémité de la conduite 72 est raccordé à la chambre de combustion 9 du moteur via le dispositif de raccordement de l'invention représenté par la chambre 6, la pièce de raccordement 2 et le canal d'évacuation 22. Le canal d'évacuation 22 débouche, dans la première conduite 71, en amont de la pompe haute pression 8. Selon une variante, il est également possible de faire communiquer le canal de récupération 22 et le réservoir 60. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: le carburant qui est à pression atmosphérique dans le réservoir 60 est aspiré par la pompe haute pression 8 et injecté dans la chambre de combustion 9 du moteur à travers la pièce de raccordement 2. Le carburant fuyant entre la conduite 72 et la pièce de raccordement 2 pénètre dans la chambre 6 qui est à une pression inférieure à la pression du carburant circulant hors de la pompe haute-pression (c'est-à-dire, à la pression régnant dans la conduite 71). Le carburant contenu dans la chambre 6 est évacué hors de cette dernière par le canal d'évacuation 22 et réinjecté dans la première conduite 71 en amont de la pompe haute-pression 8. 8 2869367 La chambre 6 permet d'éliminer non pas les fuites entre les deux pièces raccordées mais le carburant ayant fui, ce qui protège le milieu extérieur des risques d'incendies. La figure 5 représente un second mode de réalisation d'un dispositif 5 d'injection de carburant selon l'invention. Ce second mode de réalisation alimente deux chambres de combustion 9. Les éléments en commun avec le premier mode de réalisation, représenté sur la figure 4, sont référencés à l'identique. Le dispositif de raccordement de la présente invention est utilisée pour raccorder: la sortie de la pompe haute pression 8 à une extrémité de la seconde conduite 72, la seconde extrémité de la seconde conduite 72 à une rampe d'injection 15 qui comporte un canal 16 et deux branches 10 sensiblement perpendiculaires au canal 16. Le dispositif de raccordement de l'invention est aussi utilisé pour raccorder les canaux 10 aux conduites 73 et chaque conduite 73 à une chambre de combustion 9. Dans ce cas, la pièce de raccordement est intégrée, respectivement, à la pompe haute pression, la rampe et la chambre de combustion. La première conduite 71 comporte une pompe basse pression 75 qui aspire le carburant dans le réservoir 60 et l'envoie vers la pompe haute pression 8. Tous les canaux d'évacuation 22 sont reliés entre eux et forment un circuit basse-pression qui comporte un canal principal de récupération 220, qui est relié à la première conduite 71 en aval de la pompe basse pression 75 et en amont de la pompe haute pression 8. Le fonctionnement de ce dispositif est le même que celui décrit en référence à la figure 4. La pression régnant dans la chambre 6 est inférieure à la pression débitée par la pompe haute-pression 8 mais supérieure à la pression atmosphérique ce qui permet de réinjecter le carburant ayant fui, provenant des chambres 6 de chacun des dispositifs de raccordement, en aval de la pompe basse pression 75. Selon une variante tout ou partie des canaux d'évacuation 22 est relié au réservoir 60, ceci en fonction du dimensionnement des chambres 6. En effet, en fonction de la taille de la chambre 6, la pression de carburant à l'intérieur de cette chambre peut varier. 9 2869367 REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccordement d'un tube d'injection (1) de carburant sous pression sur une pièce de raccordement (2), ledit tube d'injection (1) formant un premier canal (10) de circulation dudit carburant, ladite pièce de raccordement (2) formant un second canal (20) de circulation dudit carburant et comportant une zone de jonction (25) dans laquelle débouche ledit second canal (20), ledit dispositif comportant un élément de serrage (3) disposé autour dudit tube d'injection (1) et coopérant par serrage avec ladite pièce de raccordement (2) pour maintenir l'extrémité (1l) dudit tube d'injection (1) serrée contre ladite zone de jonction (25) de manière à ce que ledit second canal (20) prolonge ledit premier canal (10) formant ainsi un seul conduit de circulation du carburant sous pression, la zone de contact entre ladite zone de jonction (25) et l'extrémité (11) dudit tube d'injection (1) étant susceptible de laisser s'échapper un débit de carburant vers l'extérieur dudit conduit de circulation, ledit dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte une chambre (6) qui communique avec le second canal (20) à travers la zone de contact entre l'extrémité (11) dudit tube d'injection (1) et ladite zone de jonction (25) afin de recevoir ledit débit de carburant s'échappant dudit conduit de circulation, et en ce que ladite chambre (6) comporte des moyens d'évacuation (22) du carburant qu'elle contient moyennant quoi la pression du carburant dans ladite chambre (6) reste inférieure à la pression du carburant dans ledit conduit de circulation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre (6) est ménagée dans ledit élément de serrage (3). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite chambre (6) est annulaire et disposée sensiblement autour dudit conduit de circulation. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité (11) dudit tube d'injection (1) étant sensiblement tronconique et venant s'emboîter dans un évidement (21) conique de ladite zone de jonction (25) de ladite pièce de raccordement (2), ladite zone de contact est une bande annulaire (26). 2869367 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité dudit tube comporte, successivement, une première portion (111) sensiblement tronconique reliée à la paroi externe dudit tube d'injection (1) et qui s'évase vers l'extrémité dudit tube (1), une seconde portion (112) sensiblement tronconique reliée à ladite première portion (111) selon une première arête circulaire (114) et une troisième portion (113), sensiblement tronconique, reliée à la seconde portion (112) selon une seconde arête circulaire (115), ladite première portion (111) est en contact avec ledit élément de serrage (3) et comporte des zones de passage d'effort, ladite seconde arête (115) correspondant à ladite zone de contact entre la zone de jonction (25) et l'extrémité (11) dudit tube d'injection (1). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite chambre (6) comporte des moyens d'étanchéité 15 complémentaires. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité complémentaires comportent un premier joint (4) disposé au niveau des parois de ladite chambre (6) et coopérant avec une zone d'étanchéité (24) ménagée au niveau de ladite zone de jonction (25) de la pièce de raccordement (2), ledit joint (4) étant maintenu comprimé contre ladite zone d'étanchéité (24). 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité complémentaires de ladite chambre (6) comportent un second (5) joint disposé dans un logement (33) ménagé dans ledit élément de serrage (3) au-dessus de ladite chambre (6), ledit second joint (5) étant maintenu comprimé entre la paroi dudit logement (33) et la surface externe dudit tube d'injection (1). 9. Dispositif d'injection de carburant dans un moteur thermique comprenant un réservoir (60) de carburant à pression atmosphérique, une pompe haute pression (8) reliée par une première conduite (71) audit réservoir (60) pour mettre ledit carburant contenu dans ledit réservoir (60) sous pression et un moteur thermique qui comprend au moins une chambre de combustion (9) reliée à ladite pompe haute pression (8) par une seconde conduite (72), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et en ce que lesdits moyens 11 2869367 d'évacuation dudit dispositif de raccordement comportent un canal d'évacuation (22) qui débouche en amont de ladite pompe haute pression (8). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux dispositifs de raccordement et en ce que les canaux d'évacuation (22) de chacun desdits dispositifs débouchent dans un canal principal d'évacuation (220) qui débouche en amont de ladite pompe haute pression (8). 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une pompe basse pression (75), disposée en amont de ladite pompe haute pression (8) pour pomper le carburant dans ledit réservoir (60) et le faire circuler jusqu'à ladite pompe haute pression (8). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit canal d'évacuation (22) ou ledit canal principal d'évacuation (220) débouche en aval de ladite pompe basse pression (75).