Brevet FR3014959A1 — publié le 20150619

DISPOSITIF A CREPINE POUR LE PUISAGE ET LE REFOULEMENT D'UN LIQUIDE DANS UN RESERVOIR L'invention concerne un dispositif à crépine pour le puisage et le 5 refoulement d'un liquide dans un réservoir, notamment un liquide destiné à alimenter un dispositif de dépollution par réduction catalytique sélective. On connait un type de dispositif 1 à crépine selon l'art antérieur, représenté aux figures 1 et 2 du présent document, du type comportant une crépine de filtration formant une poche 2 filtrante de puisage qui est adaptée 10 pour être noyée dans un réservoir de liquide et qui est conçue pour filtrer ce liquide. Le liquide est par exemple une solution aqueuse d'urée qui est destinée à alimenter un dispositif de dépollution (non représenté) par réduction catalytique sélective, aussi connu sous l'acronyme dispositif « SCR ». 15 A cet effet, le dispositif 1 à crépine comporte un conduit 3 d'alimentation qui est relié sur un circuit d'alimentation (non représenté) en liquide du dispositif de dépollution. Le conduit 3 présente une embouchure 4 qui communique avec la poche filtrante 2, pour puiser le liquide contenu dans la poche. 20 De plus, ce type de dispositif 1 à crépine permet généralement de purger le circuit d'alimentation par refoulement du liquide vers la poche 2 filtrante, à travers le conduit 3, notamment pour éviter le gel du liquide dans le conduit et le circuit d'alimentation. Le puisage et le refoulement sont réalisés au moyen d'une pompe 25 prévue à cet effet, qui est montée sur le circuit d'alimentation. Comme on peut le voir à la figure 2, il existe un risque que de l'air provenant du circuit d'alimentation soit injecté dans la poche 2 filtrante au cours du refoulement du liquide, notamment à la fin du refoulement. En effet, on oberve un effet de tension superficielle à l'interface 30 entre l'air contenu à l'intérieur de la poche et le liquide à l'extérieur de la poche. Comme on peut le voir à la figure 2, cet effet de tension superficielle rend la poche 2 filtrante imperméable à l'air, jusqu'à un certain niveau de pression à l'intérieur de la poche 2 filtrante, lorsque la poche 2 filtrante est plongée dans un réservoir rempli de liquide, ce qui empêche 35 l'évacuation de l'air à travers la poche 2 filtrante et peut entraîner une accumulation d'air dans la poche 2. La tension superficielle dépend de la nature des liquides ou des gaz qui sont agencés de part et d'autre de l'interface formée par la poche 2 filtrante. Cette constatation concerne essentiellement les poches filtrantes à 5 faible porosité, notamment les poches filtrantes présentant une porosité inférieure ou égale à trente micromètres par exemple. Plus la porosité sera faible, plus la pression pour rompre cette tension de surface sera grande. L'air ainsi emprisonné dans la poche filtrante risque d'être aspiré par le conduit d'alimentation ultérieurement au cours d'une phase de puisage, 10 pouvant endommager la pompe du circuit d'alimentation ou provoquer certaines difficultés pour le réamorçage de la pompe. La présente invention vise notamment à proposer un dispositif à crépine qui permet une filtration élevée du liquide au moyen d'un filtre à faible porosité et qui limite l'aspiration d'air par la pompe au cours de la succession 15 des étapes de refoulement et de puisage. Dans ce but, l'invention se rapporte à un dispositif à crépine pour le puisage et le refoulement d'un liquide dans un réservoir, le dispositif comportant : - une crépine de filtration formant poche filtrante de puisage qui est 20 adaptée pour être plongée dans un réservoir de liquide et qui est conçue pour filtrer ledit liquide, et - un conduit qui présente une embouchure pour le puisage du liquide contenu dans la poche filtrante, et pour le refoulement du liquide, caractérisé en ce que l'embouchure du conduit est raccordée sur un dispositif 25 de canalisation qui délimite : - un premier canal de puisage qui s'étend depuis l'embouchure du conduit, jusqu'à au moins un orifice de puisage débouchant dans la poche filtrante, l'orifice de puisage étant équipé d'un clapet de puisage anti-retour pour permettre le puisage du liquide à travers la poche filtrante, jusqu'au 30 conduit, et - un second canal de refoulement qui s'étend depuis l'embouchure du conduit jusqu'à au moins un orifice de refoulement débouchant dans une zone de refoulement, l'orifice de refoulement étant équipé d'un clapet de refoulement anti-retour pour permettre le refoulement du liquide ou d'air depuis 35 le conduit, jusqu'à la zone de refoulement. Le dispositif à crépine selon l'invention permet ainsi de refouler l'air dans un canal de refoulement qui est distinct du canal de puisage, de sorte que l'air refoulé n'est pas aspiré au cours du puisage, préservant ainsi la pompe et réduisant les risques de problèmes d'amorçage de la pompe. Selon une autre caractéristique, le clapet de puisage est mobile entre une position de repos dans laquelle le clapet de puisage obstrue l'orifice de puisage, et une position de puisage dans laquelle le clapet de puisage désobstrue l'orifice de puisage et obstrue au moins partiellement le second canal de refoulement, et le clapet de refoulement est mobile entre une position de repos dans laquelle le clapet de refoulement obstrue l'orifice de refoulement, et une position de refoulement dans laquelle le clapet de refoulement désobstrue l'orifice de refoulement. De plus, le clapet de puisage est une membrane qui est conçue pour adopter automatiquement une position de puisage lorsque le liquide est 15 puisé à travers le conduit. Cette caractéristique permet un fonctionnement automatique du dispositif selon l'invention, sans actionneur. Avantageusement, la membrane oppose peu de résistance à l'ouverture pour limiter les pertes de charges à l'ouverture de la membrane 20 dans le canal de puisage. De même, le clapet de refoulement est une membrane qui est conçue pour adopter automatiquement une position de refoulement lorsque le liquide est refoulé à travers le conduit. Selon un autre aspect, le dispositif de canalisation conforme une 25 chambre qui est reliée directement sur l'embouchure du conduit et qui est délimitée par une paroi formant siège dans lequel débouche un passage du canal de refoulement. Un tel agencement permet au clapet de puisage d'obstruer au moins partiellement le canal de refoulement au cours du puisage du liquide. 30 De plus, l'orifice de puisage débouche directement dans la chambre. Cette caractéristique permet de réduire le volume du canal de puisage, pour favoriser le puisage du liquide. La zone de refoulement est une cavité délimitant une ouverture 35 obstruée par un filtre pour empêcher l'intrusion de particules indésirables dans la zone de refoulement et garantir le bon fonctionnement des clapets de puisage et de refoulement. Selon un exemple de réalisation préféré, le dispositif à crépine selon l'invention est conçu pour le puisage et le refoulement d'un liquide 5 destiné à alimenter un dispositif de dépollution par réduction catalytique sélective. De préférence, la poche filtrante présente une porosité inférieure ou égale à trente micromètres. Cette caractéristique permet un filtrage optimal du liquide puisé. 10 Enfin le dispositif à crépine est apte à être associé à un dispositif de chauffage et de dégel du fluide contenu dans le réservoir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : 15 - la figure 1 est une vue schématique qui illustre le remplissage en air d'une poche filtrante d'un dispositif à crépine selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue schématique qui illustre la poche filtrante de la figure 1 emprisonnant de l'air, selon l'art antérieur ; - la figure 3 est une vue en section transversale d'ensemble, qui 20 illustre un dispositif à crépine selon l'invention comportant un clapet de puisage et un clapet de refoulement ; - la figure 4 est une vue en section transversale d'ensemble, qui illustre le dispositif à crépine de la figure 3 en mode puisage dans lequel le clapet de puisage occupe sa position de puisage et le clapet de refoulement 25 occupe sa position de repos ; - la figure 5 est une vue en section transversale d'ensemble, qui illustre le dispositif à crépine de la figure 3 en mode refoulement dans lequel le clapet de puisage occupe sa position de repos et le clapet de refoulement occupe sa position de refoulement ; 30 - la figure 6 est une vue en perspective en section transversale, qui illustre le dispositif à crépine de la figure 3 ; - la figure 7 est une vue de détail éclatée en perspective, qui illustre le dispositif de canalisation du dispositif à crépine de la figure 3 ; - la figure 8 est une vue en section transversale d'ensemble, qui 35 illustre le dispositif à crépine de la figure 3 équipé d'un dispositif de chauffage et de dégel du fluide contenu dans le réservoir. Dans la description et les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie longitudinal, vertical et transversal en référence au trièdre L, V, T indiqué aux figures. De plus, les termes « supérieur », « inférieur », « vertical » et leurs 5 dérivés font référence à la partie supérieure et à la partie inférieure respectivement des figures 3 à 8. Pour les différentes variantes de réalisation, les mêmes références pourront être utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction, par souci de simplification de la description. 10 On a représenté à la figure 3 un dispositif 10 à crépine pour le puisage et le refoulement d'un liquide 12 dans un réservoir (non représenté). Selon un exemple de réalisation préféré, le liquide 12, représenté par un nuage de points sur les figures 3 à 5, est une solution aqueuse d'urée connue sous la dénomination commerciale « Adblue® », qui est destinée à 15 alimenter un dispositif de dépollution (non représenté) par réduction catalytique sélective, par l'intermédiaire d'un circuit d'alimentation (non représenté) et d'une pompe (non représentée). Le dispositif 10 à crépine comporte une crépine de filtration formant une poche 16 filtrante de puisage qui est plongée dans le réservoir de liquide 20 12 et qui est conçue pour filtrer le liquide 12. A cet effet, la poche 16 filtrante présente une porosité inférieure ou égale à trente micromètres par exemple, pour permettre une filtration satisfaisante du liquide 12. A titre non limitatif, la poche 16 filtrante peut présenter une porosité 25 supérieure à trente micromètres. Complémentairement, le dispositif 10 à crépine comporte un dispositif de transfert de fluide 18 qui est raccordé sur le circuit d'alimentation en liquide 12 du dispositif de dépollution par l'intermédiaire d'un conduit 20 d'alimentation. 30 Le conduit 20 s'étend ici verticalement suivant un axe A, depuis une embouchure 22 pour le puisage et le refoulement du liquide 12, jusqu'à un orifice 24 adapté pour être raccordé sur le circuit d'alimentation. De plus, le dispositif de transfert de fluide 18 délimite un premier canal de puisage 26 et un second canal de refoulement 28. Le canal de puisage 26 s'étend depuis l'embouchure 22 du conduit 20, jusqu'à quatre orifices de puisage 30 (représenté à la figure 7) débouchant dans la poche 16 filtrante. Comme on peut le voir à la figure 3, le canal de puisage 26 et le 5 canal de refoulement 28 sont délimités par une coque 34 supérieure reliée sur le conduit 20, et un couvercle 36 inférieur fixé sur la coque 34. La coque 34 supérieure forme une chambre 38 qui est délimitée par une paroi globalement tronconique formant siège 40 et qui s'étend autour de l'axe A du conduit 20. 10 La chambre 38 s'étend verticalement depuis un sommet 42 qui est relié sur l'embouchure 22 du conduit 20, jusqu'à une embase 44 circulaire qui est fermée par une portion 46 complémentaire circulaire du couvercle 36. La portion 46 du couvercle 36 est traversée par les quatre orifices de puisage 30 (visibles à la figure 7), de sorte que les orifices de puisage 30 15 débouchent directement dans la chambre 38. Les orifices de puisage 30 sont répartis de façon régulière autour de l'axe A du conduit 20, et ils permettent le passage du fluide 12 depuis la poche 16 filtrante, jusqu'à la chambre 38. L'écoulement du fluide 12 au cours de la phase de puisage est 20 illustré par des flèches à la figure 4. En référence aux figures 3 et 7, le dispositif de transfert de fluide 18 est équipé de quatre pieds 47 formant écarteur qui s'étendent chacun vers le bas depuis la face inférieure du couvercle 36, de façon à écarter la poche 16 du couvercle 36, pour empêcher la poche 16 de boucher les orifices de 25 puisage 30. De plus, le canal de puisage 26 est équipé d'un clapet de puisage 50 anti-retour qui est formé par une membrane souple et qui est interposé verticalement entre la portion 46 plane et circulaire du couvercle 36 et l'embase 44 de la chambre 38 tronconique. 30 Le clapet de puisage 50 est monté mobile entre une position de repos, représentée aux figures 3, 5 et 6, dans laquelle le clapet de puisage 50 obstrue les orifices de puisage 30, et une position de puisage, représentée à la figure 4, dans laquelle le clapet de puisage 50 désobstrue les orifices de puisage 30, pour permettre le puisage du liquide 12 via le canal de puisage 26 35 et le conduit 20. Dans ce but, le clapet de puisage 50 présente une fente en forme de croix en son centre, délimitant ainsi quatre battants 52 (visibles à la figure 7) triangulaires qui sont conçus pour être recourbés contre le siège 40 lorsque le clapet de puisage 50 occupe sa position de puisage, sous l'effet de la dépression engendrée par l'aspiration du fluide 12 à travers le conduit 20, délimitant ainsi le canal de puisage 26. A l'inverse, les quatre battants 52 sont conçus pour être plaqués contre la portion 46 du couvercle 36 lorsque le clapet de puisage 50 occupe sa position de repos, pour empêcher le passage du fluide 12 à travers les orifices 10 de puisage 30. A cet effet, le clapet de puisage 50 est composé d'une membrane déformable élastiquement, du type réalisée en élastomère ou en silicone par exemple. Avantageusement, la membrane est conçue pour limiter au maximum les pertes de charges à l'ouverture du clapet de puisage 50. 15 Ainsi, le clapet de puisage 50 adopte automatiquement sa position de puisage lorsque le liquide 12 est puisé à travers le conduit 20. Selon un autre aspect, le canal de refoulement 28 s'étend depuis l'embouchure 22 du conduit 20, jusqu'à un ou plusieurs orifices de refoulement 56 (dont un seul est représenté à la figure 3) débouchant dans une zone de 20 refoulement 58, pour permettre le refoulement du liquide 12 et de l'air contenu dans le circuit d'alimentation, via le canal de refoulement 28. L'écoulement du fluide 12 et de l'air au cours de la phase de refoulement est illustré par des flèches à la figure 5. Le canal de refoulement 28 présente un tronçon transversal 60 qui 25 relie les orifices de refoulement 56 avec un passage 62 formé dans le siège 40 tronconique de la chambre 38. Comme on peut le voir à la figure 4, le passage 62 peut être obstrué par le clapet de puisage 50 dans sa position de puisage, de façon à empêcher le puisage du liquide 12, et plus particulièrement de l'air, contenu 30 dans le canal de refoulement 28 au cours du puisage du liquide 12. De plus, le canal de refoulement 28 est équipé d'un clapet de refoulement 64 anti-retour empêchant le puisage du liquide 12, et plus particulièrement de l'air, contenu dans le canal de refoulement 28 au cours du puisage du liquide 12. 35 Selon les figure 5 et 7, le clapet de refoulement 64 comporte un corps 66 central cylindrique qui s'étend suivant un axe B vertical, depuis une extrémité inférieure jusqu'à une extrémité supérieure munie d'un ergot 68 de retenue. De plus, le clapet de refoulement 64 comporte une membrane 70 de la forme d'un disque qui s'étend radialement depuis l'extrémité supérieure 5 du corps 66 et qui présente une lèvre 72 périphérique circulaire. Le corps 66 est emboîté dans un trou 74 qui coopère avec l'ergot 68, pour fixer le clapet de refoulement 64 sur la coque 34 supérieure. Le clapet de refoulement 64 est monté mobile entre une position de repos, représentée aux figures 3 et 4, dans laquelle le clapet de refoulement 64 10 obstrue le ou les orifices de refoulement 56, et une position de refoulement, représentée aux figures 5 et 6, dans laquelle le clapet de refoulement 64 désobstrue le ou les orifices de refoulement 56. Dans ce but, la membrane 70 est conçue pour que sa lèvre 72 périphérique coopère avec une face supérieure de la coque 34 pour obstruer le 15 ou les orifices de refoulement 56, lorsque le clapet de refoulement 64 occupe sa position de repos. A l'inverse, la membrane 70 est conçue pour se déformer vers le haut et désobstruer le ou les orifices de refoulement 56, lorsque le clapet de refoulement 64 occupe sa position de refoulement, sous l'effet de la pression 20 engendrée par le refoulement du liquide 12 ou de l'air à travers le canal de refoulement 28. Ainsi, le clapet de refoulement 64 adopte automatiquement sa position de refoulement lorsque le liquide ou de l'air est refoulé à travers le conduit 20. 25 En référence à la figure 5, la zone de refoulement 58 est une cavité délimitant une ouverture 76 circulaire obstruée par un filtre 78, pour empêcher la migration de particules indésirables entre la zone de refoulement 58 et le réservoir contenant le liquide 12. Par soucis de simplification de réalisation, le filtre 78 est le même 30 que celui utilisé pour former la poche 16 filtrante. Le fonctionnement du dispositif 10 à crépine selon l'invention est décrit ci-dessous. Dans un mode repos, représenté à la figure 3, la pompe du circuit d'alimentation en liquide 12 est inactive, le clapet de puisage 50 et le clapet de 35 refoulement 64 occupent chacun leur état de repos naturel. Dans un mode puisage, représenté à la figure 4, la pompe aspire le liquide 12 à travers le conduit 20, la dépression engendrée par l'aspiration entraîne le clapet de puisage 50 dans sa position de puisage automatiquement. Le clapet de puisage 50 désobstrue les orifices de puisage 30 pour 5 permettre le puisage du liquide 12 filtré à travers la poche 16 filtrante, et obstrue au moins partiellement le passage 62 du canal de refoulement 28 simultanément, pour limiter les perturbation dues au flux de liquide 12 contenu dans le canal de refoulement 28. Simultanément, le clapet de refoulement 64 obstrue les orifices de refoulement 56 pour empêcher l'aspiration d'air ou de 10 liquide 12 contenu dans le canal de refoulement ou la zone de refoulement 58. En effet, l'aspiration d'air à travers le conduit 20 risque d'augmenter la difficulté d'amorçage ou d'endommager la pompe. Dans un mode de refoulement, représenté à la figure 5, la pompe refoule le liquide 12 à travers le conduit 20, puis refoule éventuellement de l'air 15 provenant du circuit d'alimentation. La pression engendrée par le refoulement du liquide 12 ou de l'air entraîne le clapet de refoulement 64 dans sa position de refoulement automatiquement. Le clapet de refoulement 64 désobstrue les orifices de 20 refoulement 56 pour permettre l'évacuation du liquide 12 et de l'air. Enfin, selon un mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 8, le dispositif 10 à crépine selon l'invention est associé à un dispositif de chauffage et de dégel du fluide 12 contenu dans le réservoir. Selon ce mode de réalisation, un ou plusieurs éléments chauffants 25 sont associés au conduit 20 et/ou au dispositif 18 de transfert de fluide pour émettre de la chaleur représentée schématiquement à la figure 8, pour dégeler le liquide 12. La présente description de l'invention est donnée à titre d'exemple non limitatif. 30 En effet, l'invention peut s'appliquer au puisage et au refoulement de tout type de liquide, comme de l'eau ou un produit du type lave-glace. REVENDICATIONS1. Dispositif (10) à crépine pour le puisage et le refoulement d'un liquide (12) dans un réservoir, le dispositif (10) comportant : - une crépine de filtration formant poche (16) filtrante de puisage qui est adaptée pour être plongée dans un réservoir de liquide (12) et qui est conçue pour filtrer ledit liquide (12), et - un conduit (20) qui présente une embouchure (22) pour le puisage du liquide (12) contenu dans la poche (16) filtrante, et pour le 10 refoulement du liquide (12), caractérisé en ce que l'embouchure (22) du conduit (20) est raccordée sur un dispositif de transfert de fluide (18) qui délimite : - un premier canal de puisage (26) qui s'étend depuis l'embouchure (22) du conduit (20), jusqu'à au moins un orifice de puisage (30) débouchant 15 dans la poche (16) filtrante, l'orifice de puisage (30) étant équipé d'un clapet de puisage (50) anti-retour pour permettre le puisage du liquide (12) à travers la poche (16) filtrante, jusqu'au conduit (20), et - un second canal de refoulement (28) qui s'étend depuis l'embouchure (22) du conduit (20) jusqu'à au moins un orifice de refoulement 20 (56) débouchant dans une zone de refoulement (58), l'orifice de refoulement (56) étant équipé d'un clapet de refoulement (64) anti-retour pour permettre le refoulement du liquide (12) ou d'air depuis le conduit (20), jusqu'à la zone de refoulement (58). 2. Dispositif (10) à crépine selon la revendication 1, caractérisé en 25 ce que le clapet de puisage (50) est mobile entre une position de repos dans laquelle le clapet de puisage (50) obstrue l'orifice de puisage (30), et une position de puisage dans laquelle le clapet de puisage (50) désobstrue l'orifice de puisage (30) et obstrue au moins partiellement le second canal de refoulement (28), et en ce que le clapet de refoulement (64) est mobile entre 30 une position de repos dans laquelle le clapet de refoulement (64) obstrue l'orifice de refoulement (56), et une position de refoulement dans laquelle le clapet de refoulement (64) désobstrue l'orifice de refoulement (56). 3. Dispositif (10) à crépine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clapet de puisage (50) est 35 une membrane qui est conçue pour adopter automatiquement une position de puisage lorsque le liquide (12) est puisé à travers le conduit (20). 4. Dispositif (10) à crépine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clapet de refoulement (64) est une membrane qui est conçue pour adopter automatiquement une position de refoulement lorsque le liquide (12) est refoulé à travers le conduit (20). 5. Dispositif (10) à crépine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de transfert de fluide (18) conforme une chambre (38) qui est reliée directement sur l'embouchure (22) du conduit (20) et qui est délimitée par une paroi formant siège (40) dans lequel débouche un passage (62) du canal de refoulement (28). 6. Dispositif (10) à crépine selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'orifice de puisage (30) débouche directement dans la chambre (38). 7. Dispositif (10) à crépine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de refoulement (58) est une cavité délimitant une ouverture (76) obstruée par un filtre (78) pour empêcher l'intrusion de particules indésirables dans la zone de refoulement (58) et garantir le bon fonctionnement des clapets de puisage et de refoulement. 8. Dispositif (10) à crépine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est conçu pour le puisage et le refoulement d'un liquide (12) destiné à alimenter un dispositif de dépollution par réduction catalytique sélective. 9. Dispositif (10) à crépine selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce que la poche (16) filtrante présente une porosité inférieure ou égale à trente micromètres. 10. Dispositif (10) à crépine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est apte à être associé à un dispositif de chauffage et de dégel du fluide (12) contenu dans le réservoir.