Brevet FR2937705A1 — publié le 20100430

Réservoir à carburant comprenant un système de ventilation équipé d'un séparateur liquide/vapeur La présente invention concerne un réservoir à carburant (RàC) comprenant un système de ventilation équipé d'un séparateur liquide/vapeur (LVS). Les réservoirs à liquide, lorsqu'ils sont susceptibles d'être déplacés avec le liquide qu'ils contiennent sont généralement équipés d'un système de ventilation garantissant la sécurité par rapport à l'environnement alors que le réservoir est soumis à des sollicitations diverses: mouvements en tous sens et de toute amplitude, sollicitations thermiques, dépressions et surpressions. Cette exigence est rencontrée dans le cas de réservoirs à carburant, en particulier lorsqu'ils sont montés sur des véhicules automobiles et qu'il est impératif d'empêcher la sortie de carburant liquide et de gérer les changements importants de pression et volume de gaz au cours du remplissage et pendant la totalité de la durée du stockage dans le réservoir. Des solutions ont été développées pour résoudre ces problèmes, qui mettent en oeuvre des clapets de sécurité plongeant dans le réservoir et dont la partie supérieure traverse une paroi de celui-ci. Ces clapets débouchent généralement sur une conduite (ou un ensemble de conduites) menant à un boîtier ou canister contenant une matière capable de piéger les vapeurs de liquide présentes dans les gaz en provenance du réservoir. Cet ensemble de clapets et de conduites (ainsi qu'éventuellement le canister) constitue généralement ce que l'on appelle le système de ventilation du réservoir. Il n'est pas rare, toutefois, que des systèmes de ce type présentent encore des difficultés du fait qu'en raison des circonstances particulières d'utilisation, telles que mouvements brusques ou inclinaison excessive du véhicule, du liquide provenant du réservoir peut néanmoins passer la barrière du clapet de sécurité et se retrouver dans la conduite menant au canister, voire atteindre celui-ci et porter atteinte à ses performances. En remède à cet entraînement accidentel de liquide hors du réservoir, on a cherché à retenir le liquide qui s'échapperait par la conduite menant au canister en intercalant dans cette conduite un volume mort destiné à jouer le rôle de capacité pour recueillir le liquide et laisser passer librement les vapeurs. On 2937705 -2 appelle généralement ce volume mort, qui fait dont partie du système de ventilation, un LVS (ou �Liquid/Vapour Separator�). Il existe principalement deux types de LVS: ceux dits �passifs� qui comprennent dans leur fond un simple clapet qui s'ouvre sous l'effet du poids de 5 liquide qu'ils contiennent; et ceux dits �actifs� qui sont vidés par l'intermédiaire d'un dispositif actif (une pompe, par exemple une pompe à jet). Les lers (passifs) ne conviennent bien entendu que pour des LVS situés dans le haut des RàC, de préférence au dessus du niveau maximum de remplissage ou en tout cas: qui sont régulièrement au dessus du niveau de liquide dans le réservoir. Les 10 seconds (actifs) conviennent également pour les LVS dits �immergés� c.à.d. ceux dans lesquels le niveau de liquide dans le réservoir peut atteindre voir dépasser le niveau du liquide contenu dans le LVS. Un LVS de type passif est par exemple connu du brevet EP 1020670 au nom de la demanderesse. Dans celui-ci, le liquide n'est évacué que lorsque le 15 niveau de carburant dans le réservoir est descendu en dessous du point bas du LVS et lorsqu'une certaine quantité de liquide est présente dans son volume interne (pour pouvoir ouvrir le clapet se trouvant audit point bas par gravité). Un LVS de type actif est par exemple connu du brevet US 6,698,475, où la pompe qui vide le LVS est une pompe à jet qui peut soit être activée par un 20 retour carburant, soit par une dérivation de la pompe principale d'alimentation en carburant du moteur. Afin d'éviter que lorsque le LVS est immergé et que la pompe est à l'arrêt, du liquide ne remonte dans le LVS sous l'effet de la pression hydrostatique, la ligne reliant le LVS à la pompe à jet est équipée d'une �check valve� ou clapet anti-retour. 25 Un tel clapet ne s'ouvre généralement que sous l'effet d'un certain seuil de pression (pression hydrostatique du liquide au-dessus de lui et/ou dépression créée par la pompe de vidange) et son étanchéité est d'autant meilleure que ce seuil est élevé. La pompe à jet doit dès lors être suffisamment puissante pour vaincre ce seuil de pression. En outre, un certain temps est généralement requis 30 pour atteindre ce seuil, ce qui peut porter atteinte à l'efficacité du système lors du démarrage du véhicule. Enfin, lorsque la pompe est à l'arrêt, le clapet est fermé et donc, du liquide pourrait être piégé dans le LVS lorsque le véhicule est à l'arrêt (par exemple suite à une condensation induite par une chute de température), éventuellement même en une quantité relativement élevée qui ne serait pas rapidement évacuée lors du redémarrage du véhicule. 2937705 -3 La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un système de ventilation avec LVS actif qui peut au moins en partie être immergé dans le réservoir selon le niveau de carburant dans celui-ci, qui se vide automatiquement par gravité lorsque le moteur est à l'arrêt et 5 que le niveau de liquide suffisamment bas pour que le LVS ne soit pas immergé, et qui peut immédiatement et efficacement être vidangé lorsque la pompe de vidange démarre, ladite pompe pouvant travailler à un seuil de pression moindre (et donc, consommer moins) que celle des systèmes de l'art antérieur avec LVS actif. 10 La présente invention concerne à cet effet un réservoir à carburant comprenant un LVS actif, vidangeable au moyen d'une pompe, dans lequel un clapet à flotteur normalement ouvert met par défaut le volume interne du LVS en communication avec la pompe et ne bloque cette communication que lorsque le niveau de carburant dans le clapet atteint une certaine hauteur ou lorsque le 15 réservoir est incliné au-delà d'un certain angle, voire retourné (fonction dite de �roll over�, d'où le nom classique d'un tel clapet: une ROV ou Roll Over Valve). Une telle architecture permet effectivement de réduire de façon significative la consommation de la pompe à jet; de vidanger le LVS par gravité 20 lorsque la pompe est à l'arrêt (à condition que le LVS ne soit pas immergé bien entendu); et permet en outre un amorçage de la vidange dans les situations critiques (par ex. en altitude et/ou à haute température), la ROV n' ayant pas de pression différentielle d'ouverture. Par réservoir à carburant, on entend désigner un réservoir étanche, apte à 25 stocker du carburant dans des conditions d'utilisation et d'environnement diverses et variées. Un exemple de ce réservoir est celui qui équipe les véhicules automobiles. Le réservoir à carburant selon l'invention est de préférence réalisé en matière plastique. 30 Par matière plastique on désigne toute matière comprenant au moins un polymère en résine de synthèse. Tous les types de matière plastique peuvent convenir. Des matières plastiques convenant bien appartiennent à la catégorie des matières thermoplastiques. 35 En particulier, on peut utiliser des polyoléfines, des polyesters thermoplastiques, des polycétones, des polyamides et leurs copolymères. Un 2937705 -4 mélange de polymères ou de copolymères peut aussi être utilisé, de même qu'un mélange de matières polymériques avec des charges inorganiques, organiques et/ou naturelles comme, par exemple, mais non limitativement : le carbone, les sels et autres dérivés inorganiques, les fibres naturelles ou polymériques. Un 5 polymère souvent employé est le polyéthylène. D'excellents résultats ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (PEHD). La paroi du réservoir selon cette variante de l'invention peut être constituée d'une seule couche de matière thermoplastique ou de deux couches. Une ou plusieurs autres couches supplémentaires possibles peuvent, de manière 10 avantageuse, être constituées de couches en matériau barrière aux liquides et/ou aux gaz. De préférence, la nature et l'épaisseur de la couche barrière sont choisies de manière à limiter au maximum la perméabilité des liquides et des gaz en contact avec la surface intérieure du réservoir. De préférence, cette couche est à base d'une résine barrière c'est-à-dire d'une résine imperméable au 15 carburant telle que l'EVOH par exemple (copolymère éthylène û acétate de vinyle partiellement hydrolysé). Alternativement, le réservoir peut être soumis à un traitement de surface (fluoration ou sulfonation) ayant pour but de le rendre imperméable au carburant. Le réservoir selon l'invention comprend de préférence une couche barrière 20 à base d'EVOH située entre des couches externes à base de PEHD. Selon cette variante de l'invention (réservoir en matière plastique), on réalise généralement le réservoir par moulage d'une paraison. Par paraison, on entend une préforme, généralement extrudée, qui est destinée à constituer la paroi du réservoir après moulage aux formes et dimensions requises. Cette 25 préforme ne doit pas nécessairement être d'une seule pièce. Ainsi, avantageusement, la paraison est en fait constituée de deux pièces séparées, qui peuvent être deux feuilles par exemple. Toutefois, de manière préférée, ces pièces résultent de la découpe d'une seule et même paraison tubulaire extrudée, tel que décrit dans la demande EP 1110697 dont le contenu à 30 cet effet est introduit par référence dans la présente demande. Selon cette variante, après l'extrusion d'une paraison unique, celle-ci est découpée sur toute sa longueur, selon deux lignes diamétralement opposées, pour obtenir deux parties (feuilles) séparées. Par rapport au moulage de deux feuilles extrudées séparément, et dont 35 l'épaisseur est constante, cette manière de procéder permet d'utiliser des paraisons d'épaisseur variable (c'est-à-dire non constante sur leur longueur), 2937705 -5 obtenues grâce à un dispositif d'extrusion adéquat (généralement, une extrudeuse munie d'une filière à poinçon dont la position est réglable). Une telle paraison tient compte de la réduction d'épaisseur qui a lieu lors du moulage à certains endroits de la paraison, suite aux taux de déformation non constants de la matière 5 dans le moule. Après moulage d'une paraison en deux pièces, celles-ci constituent généralement les parois inférieure et supérieure respectivement du réservoir à carburant. Selon l'invention, le RàC comprend un LVS ou volume mort susceptible 10 de séparer les gouttelettes de liquide des vapeurs de carburant, de les piéger et de les évacuer du système de ventilation vers le réservoir, en les vidangeant de préférence dans le bac de réserve (bol ou �swirl pot�) de celui-ci. Pour remplir ces fonctions, le LVS comprend avantageusement un volume interne muni d'au moins un baffle, chicane... ou autre accessoire permettant d'imposer un chemin 15 tortueux aux vapeurs de carburant. Selon l'invention, le LVS est relié (généralement via une ligne dite de vidange) à une pompe qui permet de le vidanger de manière active, et qui est avantageusement une pompe à jet (basée sur un effet venturi) tel que décrite précédemment. Cette pompe peut être activée par la pompe principale, ou par le 20 débit sortant d'un régulateur de pression, selon l'architecture du système à carburant. La ligne de vidange du LVS peut avoir une forme quelconque, sous réserve de ne pas générer trop de pertes de charge (puisque celle-ci doivent être vaincues par la pompe de vidange). 25 Selon l'invention, une ROV met par défaut le LVS en contact avec la pompe. Cette ROV comprend généralement un boîtier, un flotteur et un ressort qui compense le poids du flotteur et permet à ce dernier de flotter dès qu'une petite partie de sa jupe est immergée. Un flotteur en matière moussée (comme sur les flotteurs de jauge) donne de bons résultats. 30 Pour pouvoir remplir sa fonction susmentionnée, la ROV est généralement située soit dans le bas du LVS, soit entre le LVS et la ligne de vidange, soit sur un tronçon vertical de la ligne de vidange. En pratique, la ROV peut être insérée dans le LVS avant que ce dernier ne soit fermé par un couvercle. Dans le cas d'un clapet déporté sur le coté du LVS, 35 on peut imaginer un corps de clapet intégré au LVS ou bien des raccords réalisés 2937705 -6 par des tuyaux ou autres types de connexion, pour peu que ceux-ci comprennent un tronçon vertical où le flotteur de la ROV peut coulisser. La présente invention concerne également un procédé pour la fabrication d'un réservoir tel que décrit ci-dessus en matière plastique. Un tel réservoir est 5 généralement (comme expliqué précédemment) fabriqué par moulage d'une paraison. Dès lors, son système de ventilation et en particulier, son LVS, y est avantageusement fixé lors même du moulage. On entend par là qu'il est soit directement fixé à la paroi interne de la paraison, soit solidaire d'un moyen de fixation intermédiaire qui est, lui, directement fixé à la paraison. Une soudure 10 donne de bons résultats du point de vue de la perméabilité et est pratique à utiliser dans le cadre de cette variante de l'invention, puisque la paraison est fondue/ramollie durant le moulage. Mais il faut pour pouvoir l'appliquer, que la matière plastique du réservoir et celle de l'accessoire soient compatibles. Dès lors, d'autres techniques (tirant de préférence également profit du fait 15 que la paraison est fondue/ramollie) peuvent être utilisées également, telle que le bouterollage (�rivet punching� ou �rivet snapping�) par exemple. Il s'agit d'une technique décrite dans la demande WO 2006/008308 au nom de la demanderesse, et dont le contenu est incorporé par référence à la présente demande. Dans ce cas, de préférence, le LVS est muni d'au moins un orifice 20 pour permettre d'appliquer ladite technique et donc, de forcer de la matière plastique fondue appartenant à la paraison à travers elle. Une autre variante qui donne de bons résultats en particulier lorsque la matière du LVS et du réservoir ne sont pas compatibles, consiste à munir le LVS d'au moins un clip (pièce généralement injectée et que l'on peut venir clipser sur 25 le LVS) en une matière compatible avec celle du réservoir et qui peut donc être solidarisé à la paraison par soudure pour y fixer le LVS. Alternativement, on peut rendre le LVS solidaire (par soudure, fixation mécanique...) d'un autre accessoire que l'on vient fixer à l'intérieur du réservoir, par exemple: d'un baffle antibruit (�anti-slosh� dans le jargon du métier). En 30 particulier lorsque cet autre accessoire est à base d'un matériau non compatible avec celui dur réservoir, celui-ci est alors avantageusement muni des clips précités. Cette variante donne de bons résultats en particulier avec les baffles anti-bruit. Le LVS peut être fixé sur la paroi interne de la paraison de toute manière 35 connue, par exemple à l'aide d'un robot ou d'un noyau (partie interne du moule, insérée entre de ses empreintes lors du moulage, la paraison étant alors pincée de 2937705 -7 manière étanche entre le noyau et lesdites empreintes). Cette dernière variante est préférée (en particulier dans le cas d'une paraison en deux parties). Enfin, selon la géométrie du réservoir et de son système de ventilation, il peut être nécessaire de prévoir au moins deux LVS dans ledit système. Ainsi par 5 exemple, dans le cas où le réservoir comprend au moins deux poches (c.à.d. a une géométrie telle que lorsque le volume de carburant élevé, il comprend au moins deux dômes de vapeur sans communication entre eux; un tel réservoir est souvent appelé un réservoir en selle ou �saddle tank�), il est avantageux de prévoir un LVS par poche, dont éventuellement une seule est active. 10 La présente invention est illustrée de manière non limitative par les figures 1 et 2. La figure 1 illustre une variante de l'invention sur une coupe axiale (schématisée) à travers un LVS muni d'une ligne de vidange et d'une ROV. La figure 2 illustre une coupe similaire à travers une autre variante de 15 l'invention. Sur ces figures, des n° identiques désignent des éléments identiques. Sur la figure 1, le LVS comprend une tubulure d'entrée de gaz (1) destinée à être raccordée à une ligne de ventilation, par exemple par une connexion sapin, �quick connect� ou autre. Elle comprend également une tubulure de sortie (2) de 20 gaz destinée à être reliée à un canister, ainsi qu'un volume mort (3) muni d'un baffle (4) dans sa partie supérieure permettant d'abattre les gouttelettes de liquide qui seraient contenue dans la vapeur. Une ROV (5) est disposée sous le volume mort (3), à l'entrée d'une tubulure de vidange (6) le reliant à une pompe à jet (non illustrée). Ce LVS est soudé sur la paroi supérieure d'un réservoir (non 25 représenté) à l'aide d'un clip (7). Les cotes (en mm) inscrites sur cette figure le sont à titre exemplatif. La figure 2 illustre une variante où la ROV (5) a été déportée dans le tronçon vertical d'une chicane (6') de la ligne de vidange (6), de sorte à pouvoir augmenter la hauteur du LVS à volume égal. Dans cette variante, le volume mort 30 (3) comprend 2 baffles (4) ; la pipette de sortie (2) n'est plus coudée mais droite et la hauteur (épaisseur) du clip (7) est plus importante. Les lignes obliques qui figurent dans le volume mort (3) des LVS selon ces deux variantes représentent le niveau de liquide lorsque le réservoir est incliné respectivement à 18 et 45° et ce pour le volume maximum utilisable défini par 35 un constructeur (300 ml et 140 ml respectivement pour les cotes données et les angles en question, qui correspondant respectivement à une situation statique et à 2937705 -8 une accélération donnée). En d'autres termes: les LVS illustrés permettent d'accumuler jusque 300 ml de liquide dans des conditions statiques et ce jusqu' à un angle d'inclinaison de 18° ; et jusque 140 ml dans des conditions dynamiques (où l'accélération peut incliner le la surface du liquide à 45°). REVENDICATIONS1. Système de ventilation pour réservoir à carburant comprenant une pompe, un séparateur liquide/vapeur (LVS) actif, vidangeable au moyen de la pompe, dans lequel un clapet à flotteur (ROV) normalement ouvert met par défaut le volume interne du LVS en communication avec la pompe et ne bloque cette communication que lorsque le niveau de carburant dans le clapet atteint une certaine hauteur ou lorsque le réservoir est incliné au-delà d'un certain angle, voire retourné. 2. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le LVS comprend un volume interne muni d'au moins un accessoire permettant d'imposer un chemin tortueux aux vapeurs de carburant. 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe de vidange est une pompe à jet. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une ligne de vidange reliant le LVS à la pompe de vid;inge, la ROV étant située soit dans le bas du LVS, soit entre le LVS et la ligne c e vidange, soit sur un tronçon vertical de la ligne de vidange. 5. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la ROV est insérée dans le LVS avant que ce dernier ne soit fermé par un couvercle. f. ù Réservoir à carburant équipé d'un système de ventilation selon l'une quelconque des revendications précédentes. ù Procédé pour la fabrication d'un réservoir selon la revendication précédente par moulage d'une paraison en matière plastique, selon lequel le LVS est fixé dans le réservoir lors du moulage. i, ù Procédé selon la revendication précédente, selon lequel on munit le LVS d'au moins un clip en une matière compatible avec celle de la paraison et on fixe le LVS à la paraison par soudure du clip à la paraison. ù Procédé selon la revendication 7, selon lequel on rend le LVS solidaire d'un autre accessoire et l'on vient fixer l'ensemble à l'intérieur du réservoir par-10- soudure d'un clip en une matière compatible avec celle de la paraison dont on a au préalable équipé l'accessoire. 10 ù Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, selon lequel le rést rvoir comprend au moins deux poches et selon lequel on munit chacune de 5 ces pcches d'un LVS.