Brevet FR2864693A1 — publié le 20050701

"Détecteur sélectif de fluide" L'invention concerne un détecteur sélectif de fluide. L'invention concerne plus particulièrement un détecteur sélectif de fluide, et notamment de carburant en phase liquide ou sou forme de gouttelettes en suspension, pour un véhicule automobile, qui forme un dipôle comportant deux bornes entre lesquelles un courant électrique est susceptible de circuler. Les véhicules automobiles à moteur thermique, et notamment les moteurs diesel, sont alimentés en carburant par io l'intermédiaire d'un circuit d'alimentation qui conduit le carburant depuis un réservoir de carburant jusqu'au moteur. Le véhicule automobile est soumis à des conditions d'utilisation qui sont susceptibles de provoquer des fuites dans le circuit d'alimentation. Ces fuites sont préjudiciables car elles provoquent un gaspillage de carburant et, en outre, le carburant fuyant risque de s'enflammer au contact du moteur brûlant. Le carburant est susceptible de fuir soit sous forme liquide, soit sous forme de gouttelettes en suspension, notamment selon la nature de la fuite dans le circuit d'alimentation, et selon les conditions d'utilisation du véhicule. Afin de résoudre ce problème, il est connu de disposer, à proximité du circuit d'alimentation, des détecteurs de carburant du type qui comporte deux bornes électriques entre lesquelles est interposée une couche de matière réactive qui conduit l'électricité. La couche de matière réactive constitue une résistance d'une valeur déterminée. Lorsqu'elle est en contact avec le carburant à détecter, la matière réactive réagit de manière que la valeur de la résistance change sensiblement. Ainsi, il suffit de faire circuler un courant électrique d'une 30 intensité déterminée entre les bornes du détecteur et de mesurer la tension entre ces mêmes bornes pour en déduire la présence, ou non, dudit carburant. Cependant, la matière réactive n'est généralement pas sélective, c'est-àdire qu'elle réagit non seulement au contact du carburant à détecter, mais aussi au contact de certains autres éléments chimiques. Or, le circuit d'alimentation est généralement situé dans un environnement hétérogène qui contient de nombreux fluides susceptibles de perturber la détection du carburant. De plus, certains tronçons du circuit d'alimentation se situent dans des endroits où l'air circule et est renouvelé en permanence. Or, les capteurs connus ne sont réellement efficaces que lorsqu'ils surveillent un milieu stagnant dans lequel le io carburant se dépose progressivement sur la couche de matière réactive. Afin de résoudre ces problèmes, l'invention propose un détecteur du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur qui est interposé entre les deux bornes et qui est susceptible d'occuper une position fermée ou une position ouverte, chacune des positions correspondant soit à un état négatif de détection, soit à un état positif de détection, et en ce qu'il comporte une substance réactive qui se transforme sélectivement d'une forme à une autre au contact du fluide de façon à commander le passage de l'interrupteur de l'état négatif de détection à l'état positif de détection. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - chacune des positions de l'interrupteur correspond soit à un état contraint dans lequel il est susceptible d'être maintenu en position par la substance réactive sous une forme, soit à un état stable vers lequel il est rappelé élastiquement lorsque la substance réactive change de forme - le détecteur comporte une lamelle conductrice d'électricité formant interrupteur qui est déformable élastiquement 30 entre l'état stable et l'état contraint; - avant d'être en contact avec le fluide à détecter, la substance réactive forme une couche adhésive qui maintient l'interrupteur dans son état contraint correspondant à l'état négatif de détection, et en ce que la couche adhésive est dissolue au contact du fluide à détecter de manière que l'interrupteur puisse être rappelé élastiquement de façon irréversible vers son état stable correspondant à l'état positif de détection; - la substance réactive forme une cale solide qui maintient l'interrupteur dans son état contraint, et en ce que la substance réactive est susceptible de changer de forme de manière que l'interrupteur puisse être rappelé élastiquement vers son état stable; - la cale solide qui maintient l'interrupteur dans son état io contraint correspondant à l'état négatif de détection, devient non solide au contact du fluide de façon que l'interrupteur puisse être rappelé de façon irréversible vers son état stable correspondant à l'état positif de détection; - la cale solide qui maintient l'interrupteur dans son état contraint correspondant à l'état négatif de détection, devient suffisamment souple au contact du fluide de façon que l'interrupteur puisse être rappelé élastiquement vers son état stable correspondant à l'état positif de détection. - le volume de la cale solide varie au contact du fluide entre un volume maximal de sollicitation dans lequel il maintient l'interrupteur dans son état contraint, et un volume minimal de repos dans lequel l'interrupteur est dans son état stable; - le volume de la cale solide varie de façon réversible de façon que l'interrupteur puisse passer à nouveau de son état positif de détection à son état négatif de détection; - le volume de la cale solide varie de façon irréversible au contact du fluide. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins en annexe, parmi lesquels: - la figure 1 est un schéma qui représente un détecteur de carburant conforme aux enseignements de l'invention qui est dans un état négatif de détection; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 qui représente une variante du détecteur de carburant qui est agencé à proximité d'une conduite de carburant, et qui est dans un état négatif de détection; - la figure 3 représente le détecteur de la figure 2 qui est dans un état positif de détection - la figure 4 représente un autre mode de réalisation du détecteur de carburant qui est dans un état positif de détection selon une première variante, ou dans un état négatif de détection lo selon une seconde variante; - la figure 5 représente le détecteur de la figure 4 qui est dans un état négatif de détection selon la première variante, ou dans un état positif de détection selon la seconde variante; - la figure 6 représente un réseau de deux détecteurs de carburant qui sont réalisés selon les enseignements de l'invention, et qui sont montés en parallèle dans un circuit électrique. On adoptera dans la suite de la description les mêmes références pour des éléments analogues, similaires ou identiques. On a représenté à la figure 1 un détecteur 10 qui est réalisé conformément aux enseignements de l'invention. Le détecteur 10 est destiné à détecter la présence d'un fluide 12 déterminé, que ce dernier soit sous forme de gouttelettes en suspension ou qu'il soit sous forme liquide. Le fluide 12 est ici, de façon non limitative, du carburant destiné à alimenter un moteur (non représenté) de véhicule automobile, et plus particulièrement un moteur diesel. Le détecteur 10 comporte une capsule 14 qui est ici de forme sphérique. La capsule est perméable au moins au carburant 12 à détecter. La capsule 14 est par exemple réalisée dans une matière poreuse. Selon une variante non représentée de l'invention, la capsule 14 comporte des orifices qui sont destinés faire communiquer l'intérieur de la capsule 14 avec l'environnement extérieur. Un axe virtuel A horizontal traverse diamétralement la capsule 14 en deux pôles latéraux opposés. La paroi de la capsule 14 est traversée en chacun des deux pôles ainsi définis par deux bornes externes 16 et 18 respectivement. Les bornes 16 et 18 sont réalisées dans une matière conductrice d'électricité de manière à être raccordées à un circuit électrique extérieur à la capsule 14, comme illustré à la figure 5. lo La capsule 14 contient un interrupteur 20 qui comprend un plot fixe 22 qui est relié électriquement à la borne externe 18, et une lamelle élastique 24 dont une extrémité fixe 26 est reliée électriquement à l'autre borne externe 16. La seconde extrémité 28 de la lamelle élastique 24 est libre et elle est située à proximité du plot 22. La lamelle élastique 24 est ainsi déformable élastiquement dans un plan vertical axial à la manière d'une poutre flexible encastrée, entre un état contraint dans lequel l'extrémité libre 28 n'est pas en contact avec le plot 22, et un état stable vers lequel elle est rappelée élastiquement, et dans lequel l'extrémité libre 28 est en contact avec le plot 22. Le plot 22 et la lamelle élastique 24 sont conducteurs d'électricité. Ainsi, comme illustré à la figure 3, lorsque la lamelle 24 est dans son état stable, un courant électrique est susceptible de circuler d'une borne 16 ou 18 jusqu'à l'autre borne 18 ou 16. L'interrupteur 20 est alors en position fermée. Lorsque la lamelle 24 est dans son état contraint, comme illustré aux figures 1 et 2, le courant électrique ne peut pas circuler entre les bornes 16 et 18. L'interrupteur 20 est alors en position ouverte. Selon une variante non représentée de l'invention, la lamelle 24 est rigide, et son extrémité fixe est montée pivotante autour d'un axe horizontal. La lamelle comporte alors des moyens de rappel élastique vers son état stable, par exemple un ressort. Selon les modes de réalisation représentés aux figures 1 à 5, l'extrémité fixe 26 de la lamelle élastique 24 est encastrée dans la paroi de la capsule 14 de façon à constituer la borne 16. La capsule 14 contient une substance chimique 30 qui réagit au contact du carburant en changeant de forme. Dans un premier mode de réalisation représenté aux figures 1 à 3, la substance chimique 30 est solide, consistante et rigide lorsqu'elle n'est pas en contact avec le carburant 12. Lorsqu'elle est mise en contact avec le carburant 12, elle se transforme et elle devient alors non solide et inconsistante, voire liquide ou gazeuse. La substance chimique 30 est choisie en fonction du fluide 12 à détecter. Il est important que la substance chimique 30 réagisse de façon sélective au fluide 12, et non à d'autres substances étrangères avec lesquelles le détecteur 10 est susceptible d'être mis en contact lors d'un usage normal. Pour du carburant 12, la substance chimique 30 peut par exemple être du cyanoacrylate. Le cyanoacrylate 30 a en effet la particularité de se dissoudre au contact du carburant pour moteur diesel. La figure 1 représente le détecteur 10 avant qu'il n'ait été en contact avec le carburant 12. Le cyanoacrylate 30 est alors sous forme solide. Le cyanoacrylate 30 forme ici une cale solide qui est intercalée entre la lamelle 24 dans son état contraint et un support fixe de façon à empêcher la lamelle 24 de se rabattre élastiquement vers son état stable. Le volume de la cale de cyanoacrylate 30 peut être calibré en fonction la quantité de carburant 12 à partir de laquelle le concepteur estime que la présence de carburant 12 doit être signalée. En effet, la quantité de carburant 12 pour dissoudre la cale 30 est proportionnelle au volume de cette dernière. Dans l'exemple illustré à la figure 2, la capsule 14 est entièrement remplie de cyanoacrylate 30. La lamelle 24 est maintenue dans son état contraint par le cyanoacrylate 30, comme si elle était prise dans de la glace. Lors de son utilisation, le détecteur 10 est disposé dans une zone à surveiller, par exemple à proximité d'un conduit 32 de carburant 12. Le détecteur 10 est alors relié à un circuit électrique (non représenté). Le circuit électrique comporte un dispositif d'avertissement, par exemple un témoin lumineux qui est: - éteint lorsque l'interrupteur 20 est en position ouverte, c'est-à-dire lorsque le détecteur 10 est dans un état négatif de io détection; - illuminé lorsque l'interrupteur 20 est en position fermée, c'est-à-dire lorsque le détecteur 10 est dans un état positif de détection de carburant. Lorsque le carburant 12 fuit du conduit 32, par exemple par un trou 34 dans la paroi du conduit 32, le carburant 12 entre en contact avec la capsule 14. Le carburant 12 pénètre alors dans la capsule 14 poreuse, et la cale de cyanoacrylate 30 est dissoute au contact du carburant 12. La lamelle élastique 24 pénètre alors dans la cale de cyanoacrylate 30 qui n'a plus suffisamment de consistance pour résister à la force de rappel élastique de la lamelle 24 vers son état stable. Comme illustré à la figure 3, la lamelle 24 entre alors en contact avec le plot 22, et l'interrupteur 20 passe en position fermée de manière irréversible. Le courant électrique circule donc entre les deux bornes 16 et 18. Le détecteur 10 est alors dans son état positif de détection de carburant 12. Selon une autre variante non représentée de l'invention, la substance chimique 30 se transforme au contact du carburant de façon que la cale solide de substance chimique 30 devienne suffisamment souple pour que la lamelle 24 s'enfonce dans la cale sous l'effet de sa force de rappel élastique en état stable. Selon un troisième mode de réalisation représenté aux figures 4 et 5, la substance chimique 30 formant cale est choisie de façon que le volume de la cale varie sensiblement au contact du fluide à détecter 12. Dans l'exemple représenté aux figures 4 et 5, le volume de la cale de substance chimique 30 augmente lorsque cette dernière est mise en contact avec le fluide 12 à détecter. Par exemple, pour du carburant, la cale peut être réalisée en silicone. La silicone possède en effet la propriété de gonfler lorsqu'elle est mise en contact avec du carburant. Comme illustré à la figure 5, lorsque la cale de silicone 30 io n'est pas en contact avec le carburant 12, c'est-à-dire lorsqu'elle n'est pas gonflée, la lamelle élastique 24 est dans son état stable. L'interrupteur 20 est alors dans sa position fermée qui correspond à un état négatif de détection de carburant. Comme représenté à la figure 4, lorsque du carburant 12 atteint le détecteur 10, la cale de silicone 30 est en contact avec du carburant 12. La cale de silicone 30 gonfle, et elle pousse alors la lamelle élastique 24 vers son état contraint. Lorsque la cale de silicone 30 est gonflée , la lamelle élastique 24 est dans son état contraint. L'interrupteur 20 est alors dans sa position ouverte qui correspond à un état positif de détection de carburant 12. Selon une variante de l'invention, la cale est formée d'une substance chimique 30 qui est gonflée lorsqu'elle n'est pas en contact avec le carburant 12. La figure 4 représente alors le détecteur dans un état négatif de détection. Lorsque la cale de substance chimique 30 est mise en contact avec le carburant 12, elle se contracte, et son volume diminue de façon que la lamelle élastique 24 soit libre d'être rappelée vers son état stable qui est alors représenté à la figure 5. Lorsque l'interrupteur 20 est en position fermée, le détecteur 10 est dans un état positif de détection. Selon une autre variante de l'invention, la cale de substance chimique 30 possède avantageusement la propriété de retrouver son volume d'origine lorsqu'elle n'est plus en contact avec le carburant 12. La substance chimique est alors dite réversible . Le détecteur 10 peut ainsi passer d'un état positif de détection à un état négatif de détection de manière à pouvoir être réutilisé. Par exemple, le volume de la cale de substance chimique réversible 30 augmente lorsque cette dernière est mise en contact avec le fluide 12 à détecter. Lorsque la cale de substance chimique réversible 30 n'est plus en contact avec le carburant, elle se dégonfle progressivement jusqu'à son volume lo d'origine. Ainsi, comme représenté à la figure 4, lorsque du carburant 12 atteint la cale de substance chimique réversible 30, cette dernière gonfle et fait passer l'interrupteur 20 dans sa position ouverte qui correspond à un état positif de détection de carburant 12. Lorsque la cale de substance chimique réversible 30 n'est plus en contact avec le carburant 12, elle se dégonfle progressivement pour revenir à son volume et à sa forme d'origine, comme représenté à la figure 5. La lamelle élastique 24 est alors rappelée élastiquement vers son état stable. L'interrupteur 20 est alors de nouveau en position fermée, indiquant un état négatif de détection. Dans un troisième mode de réalisation représenté aux figures 6 et 7, la substance chimique 30 est choisie de façon à avoir des propriétés adhésives avant d'être mise en contact avec le fluide à détecter 12, et de façon à être dissolue lorsqu'elle est mise en contact avec le fluide 12. Lorsque le fluide 12 à détecter est du carburant pour moteur diesel, la substance chimique 30 peut par exemple être du cyanoacrylate. Ainsi, comme représenté à la figure 6, la lamelle 24 est maintenue dans son état contraint en étant collée contre un support fixe 35. Le collage est réalisé par une couche de cyanoacrylate 30 interposée entre le support fixe 35 et la lamelle 24. La lamelle 24 est donc retenue par la couche de cyano- 2864693 lo acrylate 30 dans son état contraint qui correspond à l'état négatif de détection. L'interrupteur 20 est alors en position ouverte. Lorsque du carburant 12 pénètre dans la capsule 14, la couche de cyanoacrylate 30 est dissoute. La couche de cyanoacrylate 30 étant dissolue, elle perd ses propriétés adhésives. La lamelle 24 n'étant plus collée contre le support fixe, elle est rappelée élastiquement vers son état stable qui correspond à l'état positif de détection. Comme illustré à la figure 7, l'interrupteur 20 est alors en position fermée. io Selon une variante non représentée applicable aux trois modes de réalisation décrits précédemment, les états stable et contraint de la lamelle élastique 24 correspondent respectivement aux positions ouverte et fermée de l'interrupteur 20. Les descriptions précédentes des différents modes de réalisation sont applicables à cette variante, à ceci près que les positions ouverte et fermée de l'interrupteur 20 doivent être interverties. De manière générale, la substance chimique 30 est choisie avec des propriétés physiques qui sont similaires à celles décrites précédemment dans les conditions d'utilisation normales du détecteur 10, notamment en ce qui concerne la température et la pression auxquelles le détecteur 10 est susceptible d'être soumis lors d'un usage normal . De plus, la substance chimique 30 peut être choisie en fonction de son temps de réaction au contact du fluide 12 à détecter. Le temps de réaction du détecteur 10 peut aussi être calibré en fonction de la masse et du volume de la substance chimique 30. Afin surveiller efficacement les zones à risque du véhicule, il est possible de placer plusieurs détecteurs 10 en réseau. Par exemple, comme représenté à la figure 8, il est possible de brancher plusieurs détecteurs 10 en parallèle à des unités de calcul 36 afin de pouvoir localiser précisément une éventuelle fuite. De façon non limitative, les détecteurs 10 sont réalisés selon le deuxième mode de réalisation de l'invention. Selon une variante non représentée, il est possible de brancher les détecteurs 10 en série dans un même circuit électrique. REVENDICATIONS 1. Détecteur (10) sélectif de fluide (12), et notamment de carburant en phase liquide ou sous forme de gouttelettes en suspension, pour un véhicule automobile, qui forme un dipôle comportant deux bornes (16, 18) entre lesquelles un courant électrique est susceptible de circuler, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur (20) qui est interposé entre les deux bornes (16, 18) et qui est susceptible d'occuper une position fermée ou une position ouverte, chacune des positions correspondant soit à un état négatif de détection, soit à un état positif de détection, et en ce qu'il comporte une substance réactive (30) qui se transforme sélectivement d'une forme à une autre au contact du fluide (12) de façon à commander le passage de l'interrupteur (20) de l'état négatif de détection à l'état positif de détection. 2. Détecteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chacune des positions de l'interrupteur (20) correspond soit à un état contraint dans lequel il est susceptible d'être maintenu en position par la substance réactive (30) sous une forme, soit à un état stable vers lequel il est rappelé élastiquement lorsque la substance réactive (30) change de forme. 3. Détecteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une lamelle (24) conductrice d'électricité formant interrupteur (20) qui est déformable élastiquement entre l'état stable et l'état contraint. 4. Détecteur (10) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, avant d'être en contact avec le fluide à détecter (12), la substance réactive forme une couche adhésive (30) qui maintient l'interrupteur (20) dans son état contraint correspondant à l'état négatif de détection, et en ce que la couche adhésive (30) est dissolue au contact du fluide à détecter (12) de manière que l'interrupteur puisse être rappelé élastiquement de façon irréversible vers son état stable correspondant à l'état positif de détection. 5. Détecteur (10) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la substance réactive forme une cale solide (30) qui maintient l'interrupteur (20) dans son état contraint, et en ce que la substance réactive (30) est susceptible de changer de forme de manière que l'interrupteur (20) puisse être rappelé élastiquement vers son état stable. 6. Détecteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cale solide (30) qui maintient l'interrupteur (20) dans son état contraint correspondant à l'état négatif de détection, devient non solide au contact du fluide (12) de façon que l'interrupteur (20) puisse être rappelé de façon irréversible vers son état stable correspondant à l'état positif de détection. 7. Détecteur (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cale solide (30) qui maintient l'interrupteur dans son état contraint correspondant à l'état négatif de détection, devient suffisamment souple au contact du fluide (12) de façon que l'interrupteur (20) puisse être rappelé élastiquement vers son état stable correspondant à l'état positif de détection. 8. Détecteur (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le volume de la cale solide (30) varie au contact du fluide entre un volume maximal de sollicitation dans lequel il maintient l'interrupteur (20) dans son état contraint, et un volume minimal de repos dans lequel l'interrupteur (20) est dans son état stable. 9. Détecteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le volume de la cale solide (30) varie de façon réversible de façon que l'interrupteur (20) puisse passer à nouveau de son état positif de détection à son état négatif de détection. 10. Détecteur (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le volume de la cale solide (30) varie de façon irréversible au contact du fluide (12).