EP3491229A1 - Régulateur de débit de ventilation pour un réservoir pressurisé de véhicule - Google Patents

Régulateur de débit de ventilation pour un réservoir pressurisé de véhicule

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Publication number
EP3491229A1
EP3491229A1 EP17740765.7A EP17740765A EP3491229A1 EP 3491229 A1 EP3491229 A1 EP 3491229A1 EP 17740765 A EP17740765 A EP 17740765A EP 3491229 A1 EP3491229 A1 EP 3491229A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
regulator
limiter
flow
section
ventilation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17740765.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Rémi Thebault
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA
Original Assignee
Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA filed Critical Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA
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    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7838—Plural

Definitions

  • Ventilation flow controller for a vehicle pressure tank
  • the invention relates to vehicle tanks. More particularly, the invention relates to pressurized vehicle tanks provided with a ventilation system.
  • pressurized vehicle tanks such as fuel tanks
  • the ventilation of pressurized vehicle tanks is a known problem which aims to strongly ventilate the pressurized tank when certain events occur, as is particularly the case for hybrid vehicles, during the passage of an operation implementing the electric motor to an operation using the heat engine or when filling the pressurized tank.
  • Ventilating systems comprising valve ventilation valves for ventilating the tank when opening a downstream reservoir isolation valve are commercially available as solutions for ventilating such tanks. within a ventilation line, usually close to the canister.
  • Such ventilation valves may be protection valves against a possible reversal of the vehicle or filling limit valves.
  • the opening of the tank isolation valve causes the passage of the fuel system, formed by the internal volume of the tank and the portion of the internal volume of the ventilation system located downstream of the isolation valve. , from a closed state to an open state. Following this opening, a strong depressurization of the fuel system is required, characterized by a substantial flow of a gas flow, taking place from the tank to the canister. Therefore, there is a risk of clogging of the valve of the ventilation valve due to too high flow rate of the gas flow.
  • a holding in the closed position of the ventilation valve can also take place when the isolation valve is opened, when a ripple of the liquid contained in the reservoir takes place following the movements of the vehicle, for example following a sudden braking .
  • the valve closes during the depressurization of the tank, completely or partially, because of the chop the pressure downstream of the tank quickly becomes identical to the atmospheric pressure, while that inside the tank remains very high (all at less than the pressure at which the valve can re-open).
  • This holding in the closed position of the ventilation valve prevents or makes very complicated the depressurization of the reservoir to an operating pressure, often close to atmospheric pressure.
  • capping and holding in the closed position are incompatible with proper operation of the hybrid vehicle in which tank filling operations or engine fueling operations must take place quickly.
  • a known solution for solving these problems of capping the ventilation valve is to integrate, within the ventilation line, a flow controller of the flow of ventilation, downstream of the ventilation valve.
  • the regulator reduces peripheral access channels available for the gas flow by means of a movable member abutting against a body of the regulator at the outlet of the latter, while maintaining a central access path through the presence a duct inside the movable member.
  • such a solution does not allow the regulation of the flow of gas flow once the movable member abuts against the regulator body, which does not allow optimized ventilation performance of the pressurized tank. It also does not solve the problem of reopening the valve due to the pressure difference between the pressure downstream of the regulator and its internal pressure. No commercially known solution solves this problem.
  • the object of the invention is to overcome these disadvantages and to improve the ventilation performance of the pressurized tank.
  • a ventilation flow regulator for a pressurized vehicle tank which comprises:
  • a body having a gas inlet and a gas outlet
  • At least one limiter mounted movably relative to the body so as to reduce a section of at least one path of a flow of gas from the inlet to the outlet when a flow rate of the flow at the inlet is greater than a predetermined threshold
  • the regulator being arranged so that the section remains non-zero regardless of a flow rate of the flow.
  • a ventilation valve provided downstream of the regulator of the invention is able to ventilate without risk of clogging by its valve, longer and at higher pressures than the same valve without such a regulator within of the ventilation line.
  • This ventilation is possible thanks to a progressive and not total reduction of a section of at least one gas flow path inside the regulator, this reduction being more important than a reduction of a regulator of the art prior, which allows to ensure optimized ventilation below the capping limit of the valve, without the risk that the flow rate reaches this limit.
  • the regulator is arranged so that the section remains non-zero regardless of a position of the limiter relative to the body.
  • the limiter is able to reduce the section of at least one path of the flow, of by its mobility, without totally reducing this section.
  • the movable limiter is not sufficiently mobile to prohibit the passage of paths to the gas flow.
  • the limiter is arranged to always allow a passage, even reduced, to the gas flow, regardless of the flow rate of this flow, in an available path within the regulator.
  • the limiter comprises a deformable membrane.
  • the deformable membrane has a first thickness, at a first section of the deformable membrane, and a second thickness, at a second section of the deformable membrane, the first thickness and the second thickness being different.
  • the deformable membrane so that it has a thickness that varies in places, so that its deformation and displacement are favored according to the gas flow.
  • the deformable membrane according to this advantageous variant of the invention has at least two different thicknesses.
  • the limiter comprises at least one thinned portion forming a hinge.
  • the limiter can reduce the section of a path under the influence of gas flow through its articulation, regardless of the deformation of the membrane.
  • the limiter has an additional possibility of reducing the section of a path.
  • Such articulation also offers the possibility to the limiter to recover its initial position when the flow rate of the gas flow is reduced.
  • the regulator comprises at least one limit stop for the limiter.
  • the reduction of the path remains partial.
  • the maximum displacement allowed is defined by the moment when the limiter bears against the stop.
  • the limiter comprises several deformable membranes, these membranes being able to deform independently of each other.
  • the regulation of the flow of the gas flow is further optimized. Indeed, it is possible to reduce the section of the path to multiple locations each corresponding to a deformation of one of the membranes, depending on the flow.
  • the device comprises an end stop for each of the deformable membranes.
  • the regulator comprises at least one window arranged to be traversed by the flow and which has an axis extending in a radial direction to a main axis of the regulator.
  • the flow through the windows can be reduced, which further improves the overall regulation of the gas flow.
  • the regulator comprises several windows.
  • the limiter is a downstream limiter with reference to the flow and the section being a downstream section
  • the regulator comprising an upstream limiter arranged to increase an upstream section of the path when a pressure differential between a pressure upstream of the regulator and a pressure downstream of the regulator is above a predetermined threshold.
  • the upstream limiter when the pressure upstream of the regulator is greater than a threshold, the upstream limiter is able to increase the section of a path so as to suddenly allow the passage of a high flow rate of the gas flow. Therefore, such a regulator has the advantage of limiting the risk of overpressure upstream of the regulator.
  • the regulator also has the advantage of allowing a balancing between the pressure upstream of the regulator and that downstream, due to the reduction of the upstream section of the path by the upstream limiter when the pressure differential mentioned again becomes lower than the predetermined threshold.
  • the upstream limiter is arranged to prohibit the entry of the gas flow inside the regulator when the pressure differential between the pressure upstream of the regulator and the pressure downstream of the regulator is below the threshold. predetermined.
  • the regulator makes it possible to ventilate over a pressure range whose minimum pressure value is the pressure necessary to move the upstream limiter so as to allow the flow of gas to pass through the inlet of the regulator.
  • a pressure range whose minimum pressure value is the pressure necessary to move the upstream limiter so as to allow the flow of gas to pass through the inlet of the regulator.
  • Such a possibility of ventilation over large pressure ranges for example from 35,000 to 15,000 Pascal (Pa) (from 150 to 350 mbar), is appreciated when rapid depressurization is expected so that the entire system rapidly reaches the atmospheric pressure.
  • ventilation also becomes possible when a closure of the ventilation valve has occurred, for example due to a choppy movement of the liquid.
  • the pressure differential quickly falls below the threshold and the upstream limiter prevents access to the regulator path, leaving the portion of the ventilation line located between the ventilation valve and the pressure regulator. closing.
  • the valve of the ventilation valve opens partially and a transfer of flow is possible between the inside of the tank and the portion of the line mentioned, which it rises quickly in pressure to equal the internal pressure of the tank.
  • the regulator is as close as possible to the valve of the ventilation valve, thus permitting a rise in pressure of the portion of the line mentioned up to equal the internal pressure of the tank even more rapidly, because of the reduction of the volume to pressurize this portion of the line.
  • This pressure balance allows the complete reopening of the ventilation valve. Ventilation is therefore possible over the entire pressure range.
  • Below the minimum pressure value of this range the ventilation of the tank must be ensured by a second ventilation valve arranged within the ventilation line following a parallel connection with respect to the flow regulator, this second ventilation valve. not likely to cork on the lower pressure range.
  • a regulator equipped with an upstream limiter arranged to prevent the entry of the flow below a certain pressure differential allows the reopening of a capped ventilation valve and a ventilation of the tank over a high ventilation range only .
  • the upstream limiter is arranged to increase the section of the path from a predetermined threshold greater than the threshold from which the limiter reduces this same section.
  • a direct effect of the difference of these thresholds is a change in hysteresis of the closing pressure of the regulator inlet as a function of the flow rate of the incoming gas flow and the pressure differential between the pressure at the inlet and that at the inlet. at the exit of the regulator.
  • Such hysteresis has the advantage of increasing the time during which ventilation is possible. As a result, the time required for complete depressurization of the tank is reduced.
  • the upstream limiter comprises at least one rim arranged to reduce a section of the gas flow path, this section being located between the upstream section and the downstream section.
  • the rim disposed on the upstream limiter allows the formation of a gas cushion near the section of the path which is reduced by this rim.
  • the rim is arranged to direct the flow of gas so as to create turbulence or a vortex of gas to maintain a certain pressure at the inlet of the regulator so as to avoid premature closure of the regulator by the upstream limiter.
  • continuous ventilation of the tank is possible.
  • the upstream limiter comprises a diaphragm arranged to be stable in two positions only.
  • such a diaphragm makes it possible to better control the opening and closing of the regulator inlet because of its double stability. Indeed, the diaphragm positioned in one of its stable positions completely prevents the flow of gas from entering the regulator. Once the pressure upstream of the regulator becomes too great, the diaphragm leaves this first position to adopt its second stable position corresponding to a maximum opening of the inlet. The flow of gas can follow the path that has, in this place, an open area.
  • the diaphragm comprises at least one thinned portion forming a stable joint in the two positions.
  • the regulator opens and closes in response to pressures in lower pressure ranges to optimize its operation.
  • the diaphragm is fixed to an immobile support relative to the body.
  • the diaphragm delimits with the support an enclosure in gas communication with the rest of the regulator.
  • the enclosure communicates with the part of the regulator where the pressure is the lowest, because of the overall pressure drop of the regulator. This low pressure favors keeping the diaphragm open.
  • the diaphragm delimits with the support an enclosure in gas communication with the regulator output.
  • the gas contained in the chamber can escape, through an orifice provided in the enclosure , to the regulator output.
  • This communication between the chamber and the output of the regulator allows the movements of the diaphragm without requiring compression of the gas in the enclosure.
  • the two limiters are rigidly secured.
  • the actions of the two limiters are synchronized which avoids the risk that one or more actions of a limiter adversely impact one or more actions of the other limiter.
  • the regulator assembly is also simplified.
  • the two limiters are mounted movable relative to each other.
  • the regulator comprises, for the limiter or at least one of the limiters, at least one spring and / or at least one ballast.
  • the limiter can return to its initial position and thus restore the initial section of the path, that is to say the section of the path before moving the limiter. this limiter.
  • the limiter or at least one of the limiters comprises a slide arranged to slide along the body.
  • the slider is able to close the window or one or more of the windows when sliding along the body.
  • the slider when the slider is moved following the application of a force, due to the gas flow, against the latter, the slider can close the ventilation window or slots arranged along the body so as to reduce a section of the road , which makes it possible to regulate more precisely the flow rate of the flow. Indeed, the progressive movement of the slider partially closes, then completely windows according to the flow rate of the flow. Conversely, when the flow rate is less strong, the slider allows a gradual increase in the section of the path through the opening, also progressive, each of the windows previously closed by the slide.
  • the invention also relates to a ventilation system of a pressurized vehicle tank.
  • This ventilation system comprises at least one ventilation valve and a ventilation flow regulator according to the invention, the regulator being disposed downstream of at least one of the valves by reference to a flow of gas leaving the reservoir.
  • the ventilation system comprises an additional ventilation valve arranged with respect to the flow regulator in a parallel connection.
  • the regulator comprises an upstream limiter closing access to any path when the pressure differential is below the predetermined threshold, it is still possible to provide a ventilation of the gas flow contained within the reservoir, and this until the total depressurization of the latter.
  • the invention also relates to a pressurized vehicle tank provided with a regulator and / or a ventilation system according to the invention.
  • the reservoir is a fuel tank.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a tank equipped with a ventilation system comprising two regulators according to a first embodiment of the invention
  • FIGS. 2 and 3 are schematic sectional views of one of the regulators of Figure 1;
  • FIG. 4 is a representative graph of a flow / pressure profile of a ventilation valve equipped or not with one of the regulators of FIG. 1;
  • FIGS. 5 and 6 are schematic sectional views of a variant of one of the regulators of Figure 1;
  • FIGS. 7A, 7B and 7C are schematic sectional views of a limiter of a regulator according to the first embodiment
  • FIG. 8 and 9 are schematic sectional views of a controller according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a schematic sectional view of a portion of the regulator of FIGS. - Figure 11 is a schematic sectional view of a variant of the regulator of Figures 8 and 9;
  • FIG. 12 and 13 are schematic sectional views of a controller according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 14 is a schematic sectional view of a variant of the regulator of FIGS. 12 and 13;
  • FIG. 15 is a representative graph of a flow / pressure profile of a ventilation valve equipped or not with a regulator according to the second or the third embodiment of the invention.
  • FIG. 16 is a schematic representation of a tank equipped with a ventilation system incorporating a regulator according to the second or third embodiment of the invention.
  • FIG. 1 illustrates, for a first embodiment of the invention, a hybrid vehicle pressurized fuel tank 4 comprising an electric motor and a heat engine fueled with fuel from said tank. These two engines are not illustrated.
  • the ventilation flow regulator 1 is disposed, within a ventilation system 2 of this tank 4, downstream of a ventilation valve 3 of the tank 4 relative to the direction a flow of gas leaving the tank 4, as illustrated in FIG. 1.
  • a tank isolation valve (FTIV) 5 disposed downstream of these elements, within the ventilation system 2, generally close to a canister 6, is opened in order to fill the tank 4 or to change the thermal regime of the hybrid vehicle (not shown), this opening is followed by a strong depressurization of the tank 4.
  • the regulator 1 then makes it possible to regulate a ventilation rate of the flow of gas leaving the tank 4 in order to avoid clogging of the ventilation valve 3 with a valve.
  • the latter forms a protection valve against a possible overturning of the vehicle (ROV) or a filling limit valve (FLW).
  • the regulator 1 comprises a body 11 having a gas inlet 111 and a gas outlet 112, and a single limiter 12 mounted to move relative to the body 11.
  • the limiter 12 is arranged to reduce a section of a path 13 of the gas flow from the inlet 111 to the outlet 112 when the flow rate of the flow at the inlet is greater than a predetermined threshold.
  • the path 13 is delimited by the body 11 and only it. In the section, it is the limiter 12 which delimits the path 13 alone.
  • the regulator 1 comprises a stop 14 provided for the limiter 12 not to reduce completely the section of the path 13. Therefore, the section of the path 13 is never completely reduced by the limiter 12, which ensures ventilation, and whatever the flow rate of the gas flow that enters the regulator 1.
  • the limiter 12 comprises a single deformable membrane 121 and also has a thinned portion 122 forming an elastic articulation of this membrane 121 relative to the body 11 on one side of the membrane 121, the remainder of the membrane 121 being free.
  • This thinned portion 122 is integral with the rest of the deformable membrane 121. Therefore, the limiter 12 may be deformed under the action of a flow of gas having a high flow rate and can then gradually resume its initial position at the same time. as the flow decreases.
  • the deformable membrane 121 and the thinned portion 122 are two separate elements assembled to one another.
  • the diaphragm 121 in the rest position, has a position that is little or not inclined with respect to a main axis X of the body 11. As the gas flow increases, this inclination is reduced until the membrane is brought closer together 121 of a configuration in which it would be perpendicular to this axis X.
  • the limiter 12 comprises several deformable membranes 121, namely eight in the example, this number not being limiting, these deformable membranes 121 being able to deform independently of one another depending on the action of the gas flow.
  • the membranes 121 are arranged in a circle or corolla around the axis X.
  • the limiter 12 comprises a thinned portion 122 forming a hinge and a stop 14 for each of the deformable membranes 121, which allows the latter to deform each independently of all the others up to bear against their associated abutment 14 and to resume their initial position depending on the power flow of the gas flow.
  • FIG. 7 Such deformation of a membrane 121 or one of the membranes 121 of the limiter 12 according to the first embodiment is illustrated in FIG. 7.
  • the membrane 121 or one of the membranes 121 of the limiter 12 presents a variable thickness. Indeed, the thickness of this membrane 121 decreases progressively from the proximal end of the membrane 121, with reference to the thinned portion 122, at the distal end of the membrane, with reference to the thinned portion 122.
  • the deformation of the membrane 121 is small, since the drag force of the flux on the membrane 121 is also small.
  • FIG. 7B illustrates the deformation of the membrane 121 when the drag force of the flux on the membrane 121 is greater than that of FIG. 7A. This drag force increases in a non-linear manner, thus creating the inflection of the right-hand flow curve illustrated in FIG. 4.
  • the restriction of the section of the path 13 is ensured by the thinned portion 122 of the limiter. 12 which, under the action of the gas flow, bears against the abutment 14.
  • the regulator 1 As represented in FIGS. 8 to 11, the regulator 1 according to the second embodiment comprises an upstream limiter 1013 and a downstream limiter 1012 rigidly secured. These two limiters 1012, 1013 form a slider.
  • This slider has a disk-shaped upstream wall perpendicular to the X axis and a downstream drum. It is slidably mounted relative to the body 11 in the direction of the axis X, in the body 11 and is biased by a spring 15 towards the inlet 111 of gas.
  • the barrel of the slider is threaded onto a male barrel rigidly fixed to the gas outlet 112 of the body 111.
  • the latter has windows 16 or openings oriented in the direction of the axis X.
  • the spring 15 presses the slide so that a closed upstream plane face of the upstream wall of the slide closes the inlet 111 of gas.
  • the upstream limiter 1013 When the pressure at the inlet 111 of the regulator 1 is lower than an opening pressure, the upstream limiter 1013 thus prevents any flow of gas from entering a path 13.
  • the pressure increases sufficiently at the inlet of the regulator, so that the thrust force of the flow applied on the slide is greater than the force exerted by the spring 15 on the slide, the slide slides along the body 11.
  • the flow of gas can then take the single path 13 peripheral of the body 11, bypassing the upstream wall.
  • the sliding of the slider along the body 11 consequently closes the access to some of the ventilation windows 16 disposed near the outlet 112 of the body 11 so as to orient the flow.
  • the upstream limiter 1013 comprises at the circumference of the upstream wall a cylindrical circular rim 10131 oriented toward the inlet 111 of gas.
  • the rim 10131 creates a vortex gas flow acting as a gas cushion and to compensate for the return force of the spring 15, allowing access to the path 13 of more durable gas flow. In order to limit this maximum return force, it is preferable to use a spring 15 as long as possible.
  • the spring 15 may be replaced by at least one ballast 17 carried by the slide, for example externally, at the junction between its wall and its shank.
  • the regulator 1 must be mounted with its vertical axis X in the ventilation system 2 so that the ballast 17 performs both the function of compensating the thrust force of the incoming flow and also the closing function of the input 111 of the regulator 1 below a certain pressure.
  • This variant has the advantage that the restoring force of the ballast 17 does not increase with the movement of the slider since it is constant. Indeed, this force depends only on the mass of the ballast 17 and the force of gravity which are both constant values. It is therefore easier to keep the input 111 of the regulator 1 open longer.
  • the regulator 1 As represented in FIGS. 12 to 14, the regulator 1 according to the third embodiment comprises an upstream limiter 1013 and a downstream limiter 1012 mounted movable with respect to each other.
  • the downstream limiter 1012 corresponds to the limiter 12 described in FIGS. 5 and 6.
  • the upstream limiter 1013 comprises a diaphragm 1032 that is stable in two positions, a closed position, as illustrated in FIGS. 12 and 14, and a maximum open position, as illustrated in FIG. 13.
  • the diaphragm 1032 is fixed to a stationary support 18 relative to the body 11, disposed within the body 11.
  • the support 18 is flared in shape having a frustoconical intermediate section and is arranged to allow the attachment of the diaphragm 1032 at the periphery of its upstream end.
  • the diaphragm 1032 has a shape of symmetry of revolution about the X axis and comprises a thinned peripheral portion 10321, connected to the support 18 and forming a stable joint in the two positions.
  • the diaphragm 1032 forms with the stationary support 18 an enclosure, within which is disposed a spring 15 bearing along the axis X on the one hand on the diaphragm 1032 towards the inlet 111 of gas and secondly on the support 18 towards the outlet 112 of gas.
  • the stationary support 18 has an axial orifice 181 on the outlet 112 side of the body 11, which makes it possible to regulate the pressure within the enclosure. This regulation facilitates the passage of the diaphragm 1032 from one position to another.
  • ventilation windows 16 are arranged near the entrance 111 and the outlet 112 so as to direct the flow on a portion of the path 13 more important.
  • a regulator according to the last two embodiments operates in the following manner for a downstream pressure of the constant regulator, generally the atmospheric pressure.
  • a downstream pressure of the constant regulator generally the atmospheric pressure.
  • the upstream limiter 1013 is moved under the influence of the gas flow, allowing the latter access to the path 13.
  • the upstream limiter 1013 is displaced and the section of the path 13 to the input 111 of the regulator 1 is important.
  • the flow of gas takes the path 13 of variable sections, due for example to the positioning of windows 16 and / or the presence of the flange 1013, until arriving at the downstream section of the path 13 controlled by the downstream limiter 1012.
  • the upstream limiter 1013 can gradually return to its initial position under the spring return effect, and thereby reduce progressively the section of the path 13 to the inlet 111, until completely reduce this section, again prohibiting the entry 111 to the gas flow.
  • FIG. 14 shows a variant of this embodiment in which the spring 15 is replaced by a ballast 17.
  • the ballast 17 is here resting on the diaphragm 1032, inside the enclosure which it delimits with its 18.
  • This variant has the same advantages as those mentioned for the variant of the second embodiment illustrated in FIG. 11.
  • FIG. 15 represents a graph showing a ventilation flow curve of a valve without a regulator and a ventilation flow curve of a valve provided with a regulator 1 according to the second or the third embodiment of the invention. It can be observed that, when a ventilation valve 3 is disposed within the ventilation system 2 with this type of regulator 1 downstream, the ventilation is provided by this ventilation valve 3 over a high pressure range, for example from 35000 to 15000 Pascal (Pa) (from 350 to 150 mbar). Note that the pressure at which ventilation can begin, in this example 15000 Pa, is higher than that from which ventilation stops because of the specific arrangement of the upstream limiter 1013. This hysteresis, represented by the portion of the dashed curve, makes it possible to increase the time during which the ventilation valve 3 ventilates, which reduces the time necessary to completely depressurize the tank 4.
  • Pa 15000 Pascal
  • FIG. 16 which shows a reservoir 4 similar to that of FIG. 1, such a regulator 1 is mounted within the ventilation system 2, preferably downstream of a valve protecting against a possible reversal of the vehicle (ROV ) and thus allows the reopening of the valve of this valve 3 when a plugging of this valve 3 has occurred following a movement of the chop of the liquid contained in the tank 4.
  • ROV reversal of the vehicle
  • the ventilation of the gas contained in the tank is carried out as follows.
  • the internal volume of the tank 4, as well as the line portions P1 and P2 of the ventilation system 2 are at identical pressures, namely 35000 Pa, during the plugging of the valve 3 due to the above-mentioned chop, as shown in FIG.
  • the portion P2 passes very quickly to atmospheric pressure due to the fluid communication between the ventilation system 2 and the outside of the system. Consequently, the differential pressure between P1 and P2 causes the movement of the upstream limiter 1013 of the regulator 1 for a very short time necessary for the depressurization of the portion P1, which goes from 35,000 Pa to just under 15,000 Pa, pressure for which the upstream limiter 1013 closes the input 111 of the regulator 1.
  • the valve of the valve 3 opens partially due to the pressure difference between the reservoir and the portion P1. Thanks to its reduced volume, the portion P1 very quickly rises to a pressure of 35000 Pa, which allows the complete reopening of the valve of the ventilation valve 3. Subsequently a ventilation of the tank 4 and the portion P1 is possible until at the closing pressure of the regulator 1, namely a little less than 15000 Pa.
  • the continuation of the ventilation is provided by a second ventilation valve 3 'disposed relative to the regulator 1 according to a parallel connection.
  • the regulator comprises both a spring and a ballast.
  • the ventilation system comprises at least two ventilation valves connected in parallel, these two ventilation valves being both regulated by a single regulator disposed downstream of the two valves by reference to a flow of gas leaving the tank.

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Abstract

On prévoit selon l'invention un régulateur (1) de débit de ventilation pour un réservoir (4) pressurisé de véhicule. Le régulateur (1) comprend un corps (11) présentant une entrée de gaz (111) et une sortie de gaz (112), et au moins un limiteur (12) monté mobile par rapport au corps (11). Le limiteur (12) est monté de façon à réduire une section d'au moins un chemin (13) d'un flux de gaz allant de l'entrée (111) à la sortie (112), lorsqu'un débit du flux à l'entrée (111) est supérieur à un seuil prédéterminé. Le régulateur (1) est agencé de sorte que la section demeure non-nulle quel que soit un débit du flux.

Description

Régulateur de débit de ventilation pour un réservoir pressurisé de véhicule
L'invention concerne les réservoirs de véhicule. Plus particulièrement, l'invention concerne des réservoirs pressurisés de véhicule munis d'un système de ventilation.
La ventilation de réservoirs pressurisés de véhicule, tels que les réservoirs de carburant, est une problématique connue qui vise à ventiler fortement le réservoir sous pression lorsque certains événements se produisent, comme cela est notamment le cas pour les véhicules hybrides, lors du passage d'un fonctionnement mettant en œuvre le moteur électrique à un fonctionnement mettant en œuvre le moteur thermique ou encore lors du remplissage du réservoir pressurisé.
On propose, dans le commerce, comme solutions pour la ventilation de tels réservoirs, des systèmes de ventilation comprenant des valves de ventilation à clapet permettant de ventiler le réservoir lors de l'ouverture d'une valve d'isolation du réservoir disposé en aval, au sein d'une ligne de ventilation, généralement proche du canister. De telles valves de ventilation peuvent être des valves de protection contre un éventuel retournement du véhicule ou encore des valves de limite de remplissage.
L'ouverture de la valve d'isolation du réservoir, commandée électroniquement, entraine le passage du système à carburant, formé par le volume interne du réservoir et par la portion du volume interne du système de ventilation situé en aval de la valve d'isolation, d'un état fermé à un état ouvert. A la suite de cette ouverture, une forte dépressurisation du système de carburant est requise, caractérisée par un débit substantiel d'un flux de gaz, s'effectuant depuis le réservoir vers le canister. Dès lors, il existe un risque de bouchonnage du clapet de la valve de ventilation dû à un trop fort débit du flux de gaz.
Un maintien en position fermée du clapet de ventilation peut également avoir lieu lors de l'ouverture de la valve d'isolation, lorsqu'un clapot du liquide contenu dans le réservoir a lieu suite aux mouvements du véhicule, par exemple suite à un freinage brusque. En effet, lorsque le clapet se ferme pendant la dépressurisation du réservoir, complètement ou partiellement, à cause du clapot, la pression en aval du réservoir devient rapidement identique à la pression atmosphérique, tandis que celle au sein du réservoir reste très élevée (tout au moins plus élevée que la pression à laquelle le clapet peut se ré-ouvrir). Ce maintien en position de fermeture du clapet de ventilation, empêche ou rend très compliquée la dépressurisation du réservoir jusqu'à une pression de fonctionnement, souvent proche de la pression atmosphérique.
Par conséquent, le bouchonnage et le maintien en position fermée sont incompatibles avec un bon fonctionnement du véhicule hybride dans lequel des opérations de remplissage du réservoir ou d'alimentation du moteur en carburant doivent avoir lieu rapidement.
Une solution connue pour résoudre ces problèmes de bouchonnage de la valve de ventilation consiste à intégrer, au sein de la ligne de ventilation, un régulateur de débit du flux de ventilation, en aval de la valve de ventilation. Le régulateur réduit des voies d'accès périphériques disponibles pour le flux de gaz à l'aide d'un organe mobile venant buter contre un corps du régulateur en sortie de ce dernier, tout en conservant une voie d'accès centrale grâce à la présence d'un conduit à l'intérieur de l'organe mobile. Cependant, une telle solution ne permet pas la régulation du débit du flux de gaz une fois l'organe mobile en butée contre le corps du régulateur, ce qui ne permet pas des performances optimisées de ventilation du réservoir pressurisé. Elle ne permet pas non plus de résoudre le problème de réouverture du clapet dû à la différence de pression entre la pression en aval du régulateur et sa pression interne. Aucune solution connue dans le commerce ne permet de solutionner ce problème.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et d'améliorer les performances de ventilation du réservoir pressurisé.
A cet effet, on prévoit selon l'invention un régulateur de débit de ventilation pour un réservoir pressurisé de véhicule, qui comprend :
- un corps présentant une entrée de gaz et une sortie de gaz, et
- au moins un limiteur monté mobile par rapport au corps de façon à réduire une section d'au moins un chemin d'un flux de gaz allant de l'entrée à la sortie lorsqu'un débit du flux à l'entrée est supérieur à un seuil prédéterminé,
le régulateur étant agencé de sorte que la section demeure non-nulle quel que soit un débit du flux.
Ainsi, il est possible avec le régulateur de réguler très finement le débit d'un flux de gaz provenant du réservoir de manière à permettre une ventilation optimale de ce flux en dessous de la limite de bouchonnage de la valve de ventilation. En effet, une valve de ventilation prévue en aval du régulateur de l'invention est capable de ventiler sans risque d'un bouchonnage par son clapet, plus longtemps et à des pressions plus importantes que la même valve dépourvue d'un tel régulateur au sein de la ligne de ventilation. Cette ventilation est possible grâce à une réduction progressive et non totale d'une section d'au moins un chemin de flux de gaz à l'intérieur du régulateur, cette réduction étant plus importante qu'une réduction d'un régulateur de l'art antérieur, ce qui permet d'assurer une ventilation optimisée sous la limite de bouchonnage de la valve, sans risquer que le débit du flux atteigne cette limite.
Avantageusement, le régulateur est agencé de sorte que la section demeure non-nulle quelle que soit une position du limiteur par rapport au corps.
Ainsi, le limiteur est capable de réduire la section d'au moins un chemin du flux, de par sa mobilité, sans réduire totalement cette section. Par exemple, pour un régulateur de débit de ventilation présentant des chemins de flux périphériques, le limiteur mobile n'est pas suffisamment mobile pour interdire le passage des chemins au flux de gaz. En d'autres termes, le limiteur est agencé de manière à toujours autoriser un passage, même réduit, au flux de gaz, quel que soit le débit de ce flux, dans un chemin disponible au sein du régulateur.
Avantageusement, le limiteur comprend une membrane déformable.
Ainsi, lorsqu'une portion du flux de gaz passant par le chemin, arrive au niveau de la membrane, cette portion est déviée du fait de la présence de la membrane, une telle déviation rallongeant le passage de cette portion du flux jusqu'à la sortie et se traduisant par l'application d'une force de résistance du flux de gaz contre la membrane. Par conséquent, la membrane se déforme et/ou se déplace, ce qui diminue davantage la section du chemin à cet endroit. De ce fait, une portion plus importante du flux est en contact avec la membrane, ce qui se traduit par une augmentation de la force de résistance du flux de gaz, déformant et/ou déplaçant encore davantage la membrane, cette dernière réduisant encore la section du chemin, jusqu'à atteindre une configuration et/ou une position de la membrane en équilibre dynamique. Lorsque le débit de gaz diminue, la membrane retrouve élastiquement sa configuration et/ou sa configuration initiale.
Avantageusement, la membrane déformable présente une première épaisseur, à une première section de la membrane déformable, et une deuxième épaisseur, à une deuxième section de la membrane déformable, la première épaisseur et la deuxième épaisseur étant différentes.
Ainsi, il est possible d'agencer la membrane déformable pour qu'elle présente une épaisseur qui varie par endroits, de sorte que sa déformation et son déplacement sont favorisés en fonction du flux de gaz. Autrement dit, la membrane déformable selon cette variante avantageuse de l'invention présente au minimum deux épaisseurs différentes.
Avantageusement, le limiteur comprend au moins une partie amincie formant une articulation.
Ainsi, le limiteur peut réduire la section d'un chemin sous l'influence du flux de gaz grâce à son articulation, indépendamment de la déformation de la membrane. De ce fait, le limiteur présente une possibilité supplémentaire de réduction de la section d'un chemin. Une telle articulation offre également la possibilité au limiteur de retrouver sa position initiale lorsque le débit du flux de gaz est réduit.
Avantageusement, le régulateur comprend au moins une butée de fin de course pour le limiteur.
Ainsi, on garantit par des moyens simples que la réduction du chemin demeure partielle. En effet, le déplacement maximal autorisé est défini par le moment où le limiteur vient en appui contre la butée. De ce fait, il est possible de positionner la butée au sein du corps du régulateur de manière à ce que le limiteur en fin de course, sous l'influence du flux de gaz, vienne en appui contre la butée sans réduire totalement la section du chemin.
Avantageusement, le limiteur comprend plusieurs membranes déformables, ces membranes étant aptes à se déformer indépendamment les unes des autres.
Ainsi, la régulation du débit du flux de gaz est encore optimisée. En effet, il est possible de réduire la section du chemin à de multiples emplacements correspondant chacun à une déformation de l'une des membranes, en fonction du flux.
Avantageusement, le dispositif comprend une butée de fin de course pour chacune des membranes déformables.
Ainsi, il est possible de limiter la déformation de chacune des membranes indépendamment les unes des autres, ce qui se traduit par une meilleure régulation du débit du flux de gaz et donc une meilleure ventilation du réservoir.
Avantageusement, le régulateur comprend au moins une fenêtre agencée pour être traversée par le flux et qui présente un axe s'étendant suivant une direction radiale à un axe principal du régulateur.
Ainsi, le flux passant par les fenêtres peut être réduit, ce qui permet d'améliorer encore la régulation globale du flux de gaz. De préférence le régulateur comprend plusieurs fenêtres.
Avantageusement, le limiteur est un limiteur aval par référence au flux et la section étant une section aval, le régulateur comprenant un limiteur amont agencé pour augmenter une section amont du chemin lorsqu'un différentiel de pression entre une pression en amont du régulateur et une pression en aval du régulateur est supérieur à un seuil prédéterminé.
Ainsi, lorsque la pression en amont du régulateur est supérieure à un seuil, le limiteur amont est capable d'augmenter la section d'un chemin de manière à permettre de manière soudaine le passage d'un fort débit du flux de gaz. Par conséquent, un tel régulateur présente l'avantage de limiter le risque de surpression en amont du régulateur. Le régulateur présente également l'avantage de permettre un équilibrage entre la pression en amont du régulateur et celle en aval, du fait de la réduction de la section amont du chemin par le limiteur amont lorsque le différentiel de pression mentionné redevient inférieur au seuil prédéterminé.
Avantageusement, le limiteur amont est agencé de manière à interdire l'entrée du flux de gaz à l'intérieur du régulateur lorsque le différentiel de pression entre la pression en amont du régulateur et la pression en aval du régulateur est inférieur au seuil prédéterminé.
Ainsi, le régulateur permet de ventiler sur une plage de pression dont la valeur de pression minimale est la pression nécessaire au déplacement du limiteur amont de manière à permettre le passage du flux de gaz par l'entrée du régulateur. Une telle possibilité de ventilation sur des plages de pressions importantes, par exemple de 35000 à 15000 Pascal (Pa) (de 150 à 350 mbar), est appréciée lorsqu'une dépressurisation rapide est attendue de manière à ce que le système entier atteigne rapidement la pression atmosphérique.
De plus, avec ce régulateur de débit de ventilation, la ventilation devient également possible lorsqu'une fermeture de la valve de ventilation est survenue, par exemple à cause d'un mouvement de clapot du liquide. En effet, après une première ventilation, le différentiel de pression devient rapidement inférieur au seuil et le limiteur amont empêche l'accès au chemin du régulateur, laissant la portion de la ligne de ventilation située entre la valve de ventilation et le régulateur à la pression fermeture. Lorsque le clapot du liquide cesse, le clapet de la valve de ventilation s'ouvre partiellement et un transfert de flux est possible entre l'intérieur du réservoir et la portion de la ligne mentionnée, qui elle monte rapidement en pression jusqu'à égaler la pression interne du réservoir. Avantageusement, le régulateur est au plus proche du clapet de la valve de ventilation, permettant ainsi une montée en pression de la portion de la ligne mentionnée jusqu'à égaler la pression interne du réservoir encore plus rapidement, du fait de la réduction du volume à pressuriser de cette portion de la ligne. Cet équilibrage de pression permet la réouverture complète de la valve de ventilation. Une ventilation est dès lors possible sur toute la plage de pression. En dessous de la valeur minimale de pression de cette plage, la ventilation du réservoir doit être assurée par une seconde valve de ventilation disposée au sein de la ligne de ventilation suivant un montage en parallèle par rapport au régulateur de débit, cette seconde valve de ventilation ne risquant pas de bouchonner sur la plage de pression inférieure. En résumé, un régulateur muni d'un limiteur amont agencé pour empêcher l'entrée du flux en dessous d'un certain différentiel de pression permet la réouverture d'une valve de ventilation bouchonnée et une ventilation du réservoir sur une plage de ventilation haute uniquement.
Avantageusement, le limiteur amont est agencé pour augmenter la section du chemin à partir d'un seuil prédéterminé supérieur au seuil à partir duquel le limiteur réduit cette même section.
Ainsi, un effet direct de la différence de ces seuils est une évolution en hystérésis de la pression de fermeture de l'entrée du régulateur en fonction du débit du flux de gaz entrant et du différentiel de pression entre la pression à l'entrée et celle à la sortie du régulateur. Une telle hystérésis présente l'avantage d'augmenter le temps pendant lequel la ventilation est possible. Par conséquent, le temps nécessaire à la dépressurisation complète du réservoir est réduit.
Avantageusement, le limiteur amont comprend au moins un rebord agencé pour réduire une section du chemin de flux de gaz, cette section étant située entre la section amont et la section aval.
Ainsi, le rebord disposé sur le limiteur amont permet la formation d'un coussin de gaz à proximité de la section du chemin qui est réduit par ce rebord. De préférence, le rebord est agencé pour diriger le flux de gaz de manière à créer des turbulences ou un tourbillon de gaz permettant de maintenir une certaine pression à l'entrée du régulateur de façon éviter une fermeture prématurée du régulateur par le limiteur amont. Ainsi, une ventilation continue du réservoir est possible.
Avantageusement, le limiteur amont comprend un diaphragme agencé pour être stable dans deux positions uniquement.
Ainsi, un tel diaphragme permet de mieux contrôler l'ouverture et la fermeture de l'entrée du régulateur du fait de sa double stabilité. En effet, le diaphragme positionné dans une de ses positions stables empêche complètement le flux de gaz d'entrer à l'intérieur du régulateur. Une fois que la pression en amont du régulateur devient trop importante, le diaphragme quitte cette première position pour adopter sa seconde position stable correspondant à une ouverture maximale de l'entrée. Le flux de gaz peut ainsi suivre le chemin qui présente, en cet endroit, une section non limitée.
Avantageusement, le diaphragme comprend au moins une partie amincie formant une articulation stable dans les deux positions.
Ainsi, le maintien de l'ensemble du diaphragme dans l'une des deux positions est assuré ou renforcé et le passage d'une position à l'autre est facilité. De ce fait, le régulateur s'ouvre et se referme en réponse à des pressions comprises dans des plages de pression plus faibles, permettant d'optimiser son fonctionnement.
Avantageusement, le diaphragme est fixé à un support immobile par rapport au corps.
Ainsi, il est possible de positionner le diaphragme au sein du corps, à la position la plus adaptée pour lui permettre d'assurer son rôle d'ouverture et de fermeture de l'entrée. Avantageusement, le diaphragme délimite avec le support une enceinte en communication de gaz avec le reste du régulateur.
Ainsi, lorsque le diaphragme est en position ouverte et qu'un flux de gaz est établi entre l'entrée du régulateur et la sortie du régulateur, l'enceinte communique avec la partie du régulateur où la pression est la plus faible, du fait de la perte de charge globale du régulateur. Cette pression faible favorise le maintien en position ouverte du diaphragme.
Avantageusement, le diaphragme délimite avec le support une enceinte en communication de gaz avec la sortie du régulateur.
Ainsi, lorsque le diaphragme est en position stable de fermeture et que la pression à l'entrée du régulateur atteint la pression d'ouverture du diaphragme, le gaz contenu dans l'enceinte peut s'échapper, par un orifice prévu dans l'enceinte, vers la sortie du régulateur. Cette communication entre l'enceinte et la sortie du régulateur permet les mouvements du diaphragme sans nécessiter la compression du gaz dans l'enceinte.
Avantageusement, les deux limiteurs sont rigidement solidaires.
Ainsi, les actions des deux limiteurs sont synchronisées ce qui permet d'éviter le risque qu'une ou plusieurs actions d'un limiteur impactent négativement une ou plusieurs actions de l'autre limiteur. L'assemblage du régulateur est également simplifié.
Alternativement, les deux limiteurs sont montés mobiles l'un par rapport à l'autre.
Ainsi, il est possible de contrôler des sections éloignées d'un même chemin sans devoir recourir à deux limiteurs solidaires formant parfois une pièce longue qui doit remplir, pourtant, des fonctions différentes. En effet, une pièce longue formant les deux limiteurs devient mobile en réponse à des pressions qui sont supérieures à celles nécessaires pour déplacer des limiteurs séparés moins longs. Dans le cas où le régulateur comprend un corps d'une longueur importante, il est dès lors plus facile de réguler le flux de gaz en différentes sections du chemin avec deux limiteurs mobiles l'un par rapport à l'autre.
Avantageusement, le régulateur comprend, pour le limiteur ou l'un au moins des limiteurs, au moins un ressort et/ou au moins un lest.
Ainsi, une fois que le débit du flux de gaz qui entraîne la mobilité du limiteur se réduit, le limiteur peut reprendre sa position initiale et ainsi restaurer la section initiale du chemin, c'est-à-dire la section du chemin avant déplacement de ce limiteur.
Avantageusement, le limiteur ou l'un au moins des limiteurs comprend un coulisseau agencé pour coulisser le long du corps.
Ainsi, il est possible d'obtenir une adaptation plus fine de la section du chemin modifiée en fonction du déplacement du coulisseau qui dépend de la force du flux qui s'applique contre ce dernier.
Avantageusement, le coulisseau est apte à obturer la fenêtre ou une ou plusieurs des fenêtres lors d'un coulissement le long du corps.
Ainsi, lorsque le coulisseau est déplacé suite à l'application d'une force, due au flux de gaz, contre ce dernier, le coulisseau peut obturer la ou les fenêtres de ventilation disposées le long du corps de manière à réduire une section du chemin, ce qui permet de réguler plus précisément le débit du flux. En effet, le déplacement progressif du coulisseau permet de fermer partiellement, puis complètement les fenêtres en fonction du débit du flux. A l'inverse, lorsque le débit du flux se fait moins fort, le coulisseau permet une augmentation progressive de la section du chemin grâce à l'ouverture, elle-aussi progressive, de chacune des fenêtres préalablement fermées par le coulisseau.
L'invention a aussi pour objet un système de ventilation d'un réservoir pressurisé de véhicule. Ce système de ventilation comprend au moins une valve de ventilation et un régulateur de débit de ventilation selon l'invention, le régulateur étant disposé en aval d'au moins l'une des valves par référence à un flux de gaz sortant du réservoir.
Ainsi, il est possible de réguler la ventilation du réservoir et d'assurer sa dépressurisation complète, tout en empêchant le bouchonnage de la valve de ventilation disposée en amont du régulateur de l'invention.
Avantageusement, le système de ventilation comprend une valve de ventilation supplémentaire disposée par rapport au régulateur de débit suivant un montage en parallèle.
Ainsi, lorsque le régulateur comprend un limiteur amont fermant l'accès à tout chemin lorsque le différentiel de pression est inférieur au seuil prédéterminé, il est tout de même possible d'assurer une ventilation du flux de gaz contenu au sein du réservoir, et ce jusqu'à la dépressurisation totale de ce dernier.
L'invention a aussi pour objet un réservoir pressurisé de véhicule muni d'un régulateur et/ou d'un système de ventilation selon l'invention.
Avantageusement, le réservoir est un réservoir de carburant.
Nous allons maintenant présenter différents modes de réalisation de l'invention et des variantes donnés à titre d'exemples non limitatifs et à l'appui des figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un réservoir équipé d'un système de ventilation comprenant deux régulateurs selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 2 et 3 sont des vues en coupe schématique d'un des régulateurs de la figure 1 ;
- la figure 4 est un graphique représentatif d'un profil débit/pression d'une valve de ventilation équipée ou non d'un des régulateurs de la figure 1 ;
- les figures 5 et 6 sont des vues en coupe schématique d'une variante d'un des régulateurs de la figure 1 ;
- les figures 7A, 7B et 7C sont des vues en coupe schématique d'un limiteur d'un régulateur selon le premier mode de réalisation ;
- les figures 8 et 9 sont des vues en coupe schématique d'un régulateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 10 est une vue en coupe schématique d'une partie du régulateur des figures - la figure 11 est une vue en coupe schématique d'une variante du régulateur des figures 8 et 9 ;
- les figures 12 et 13 sont des vues en coupe schématique d'un régulateur selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 14 est une vue en coupe schématique d'une variante du régulateur des figures 12 et 13 ;
- la figure 15 est un graphique représentatif d'un profil débit/pression d'une valve de ventilation équipée ou non d'un régulateur selon le deuxième ou le troisième mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 16 est une représentation schématique d'un réservoir équipé d'un système de ventilation incorporant un régulateur selon le deuxième ou le troisième mode de réalisation de l'invention.
On a illustré à la figure 1 , pour un premier mode de réalisation de l'invention, un réservoir de carburant pressurisé 4 de véhicule hybride comprenant un moteur électrique et un moteur thermique alimenté en carburant à partir de ce réservoir. Ces deux moteurs ne sont pas illustrés.
Le régulateur 1 de débit de ventilation selon le premier mode de réalisation de l'invention est disposé, au sein d'un système de ventilation 2 de ce réservoir 4, en aval d'une valve de ventilation 3 du réservoir 4 par rapport au sens d'un flux de gaz quittant le réservoir 4, comme cela est illustré à la figure 1. Ainsi, lorsqu'une valve d'isolation du réservoir (FTIV) 5 disposée en aval de ces éléments, au sein du système de ventilation 2, généralement proche d'un canister 6, est ouverte dans le but d'effectuer un remplissage du réservoir 4 ou dans le but de passer sur le régime thermique du véhicule hybride (non représenté), cette ouverture est suivie d'une forte dépressurisation du réservoir 4. Comme cela est représenté à la figure 4, le régulateur 1 permet alors de réguler un débit de ventilation du flux de gaz sortant du réservoir 4 afin d'éviter un bouchonnage de la valve de ventilation 3 à clapet. Cette dernière forme ici une valve de protection contre un éventuel retournement du véhicule (ROV) ou une valve de limite de remplissage (FLW).
Comme illustré aux figures 2 et 3, le régulateur 1 comprend un corps 11 présentant une entrée 111 de gaz et une sortie 112 de gaz, et un unique limiteur 12 monté mobile par rapport au corps 11. Comme représenté à la figure 2, le limiteur 12 est agencé pour réduire une section d'un chemin 13 du flux de gaz allant de l'entrée 111 à la sortie 112 lorsque le débit du flux à l'entrée est supérieur à un seuil prédéterminé. Dans l'exemple représenté, en amont de cette section, le chemin 13 est délimité par le corps 11 et lui seul. Dans la section, c'est le limiteur 12 qui délimite le chemin 13 à lui seul.
Le régulateur 1 comprend une butée 14 prévue pour que le limiteur 12 ne réduise pas totalement la section du chemin 13. Par conséquent, la section du chemin 13 n'est jamais totalement réduite par le limiteur 12, ce qui permet d'assurer une ventilation, et ce quel que soit le débit du flux de gaz qui entre dans le régulateur 1.
Le limiteur 12 comprend une unique membrane déformable 121 et présente également une partie amincie 122 formant une articulation élastique de cette membrane 121 par rapport au corps 11 sur un seul côté de la membrane 121 , le reste de la membrane 121 étant libre. Cette partie amincie 122 est venue de matière avec le reste de la membrane déformable 121. Par conséquent, le limiteur 12 peut être déformé sous l'action d'un flux de gaz présentant un débit important et peut ensuite reprendre progressivement sa position initiale en même temps que le débit diminue. Dans une variante non représentée, la membrane déformable 121 et la partie amincie 122 sont deux éléments distincts assemblés l'un à l'autre.
Dans le présent exemple, en position de repos, la membrane 121 a une position peu ou pas inclinée par rapport à un axe principal X du corps 11. A mesure que le débit de gaz augmente, cette inclinaison se réduit jusqu'à rapprocher la membrane 121 d'une configuration dans laquelle elle serait perpendiculaire à cet axe X.
En variante, comme représenté aux figures 5 et 6, le limiteur 12 comprend plusieurs membranes déformables 121 , à savoir huit dans l'exemple, ce nombre n'étant pas limitatif, ces membranes déformables 121 étant aptes à se déformer indépendamment les unes des autres en fonction de l'action du flux de gaz. Les membranes 121 sont disposées en cercle ou en corolle autour de l'axe X. Le limiteur 12 comprend une partie amincie 122 formant une articulation et une butée 14 pour chacune des membranes déformables 121 , ce qui permet à ces dernières de se déformer chacune indépendamment de toutes les autres jusqu'à venir en appui contre leur butée 14 associée et de reprendre leur position initiale en fonction de la puissance du débit du flux de gaz.
Une telle déformation d'une membrane 121 ou d'une des membranes 121 du limiteur 12 selon le premier mode de réalisation, est illustrée sur la figure 7. Dans cet exemple, la membrane 121 ou l'une des membranes 121 du limiteur 12 présente une épaisseur variable. En effet, l'épaisseur de cette membrane 121 décroit progressivement de l'extrémité proximale de la membrane 121 , par référence à la partie amincie 122, à l'extrémité distale de la membrane, par référence à la partie amincie 122. Dans un premier temps, lorsque le débit du flux légèrement supérieur au seuil prédéterminé, la déformation de la membrane 121 est infime, puisque la force de traînée du flux sur la membrane 121 est elle aussi infime. Par conséquent, la section du chemin 13 disponible pour le passage du flux de gaz est importante comme le montre la vue de face associée à la figure 7A. La figure 7B illustre la déformation de la membrane 121 lorsque la force de traînée du flux sur la membrane 121 est supérieure à celle de la figure 7A. Cette force de traînée augmente de manière non linéaire, créant ainsi l'inflexion de la courbe de débit de droite illustrée à la figure 4. Dans le cas représenté, la restriction de la section du chemin 13 est assurée par la partie amincie 122 du limiteur 12 qui, sous l'action du flux de gaz, vient en appui contre la butée 14.
Par la suite, comme illustrée à la figure 7C, c'est l'extrémité inférieure de la membrane 121 qui est déformée sous l'action d'une force de traînée du flux de gaz encore accrue, réduisant encore davantage la section du chemin 13 par laquelle le flux de gaz peut passer.
Il y a donc ici à la fois déformation et déplacement de la membrane 121 ou de chaque membrane 121.
Comme représenté aux figures 8 à 11 , le régulateur 1 selon le deuxième mode de réalisation comprend un limiteur amont 1013 et un limiteur aval 1012 rigidement solidaires. Ces deux limiteurs 1012, 1013 forment un coulisseau. Ce coulisseau présente une paroi amont en forme de disque perpendiculaire à l'axe X et un fût aval. Il est monté mobile à coulissement par rapport au corps 11 suivant la direction de l'axe X, dans le corps 11 et est rappelé par un ressort 15 en direction de l'entrée 111 de gaz. Le fût du coulisseau est enfilé sur un fût mâle rigidement fixé à la sortie 112 de gaz du corps 111. Ce dernier présente des fenêtres 16 ou ouvertures orientées en direction de l'axe X.
Au repos, le ressort 15 presse le coulisseau de sorte qu'une face plane amont fermée de la paroi amont du coulisseau obture l'entrée 111 de gaz.
Lorsque la pression à l'entrée 111 du régulateur 1 est inférieure à une pression d'ouverture, le limiteur amont 1013 empêche donc tout flux de gaz d'emprunter un chemin 13. Lorsque la pression augmente suffisamment à l'entrée du régulateur, de manière à ce que la force de poussée du flux appliquée sur le coulisseau soit plus importante que la force exercée par le ressort 15 sur le coulisseau, le coulisseau coulisse le long du corps 11. Le flux de gaz peut alors emprunter l'unique chemin 13 périphérique du corps 11 , en contournant la paroi amont. Le coulissement du coulisseau le long du corps 11 a pour conséquent la fermeture de l'accès à certaines des fenêtres de ventilation 16 disposées près de la sortie 112 du corps 11 de manière à orienter le flux. Cette fermeture a pour conséquence une réduction de la section du chemin 13 disponible en sortie du corps 11 , ce qui permet de réguler le débit du flux de gaz au sein du système de ventilation 2 pour éviter que celui-ci ne dépasse la limite de bouchonnage de la valve de ventilation 3. C'est la fonction de limiteur aval 1012 également remplie par le coulisseau. Après l'ouverture de l'entrée 111 du régulateur 1 accompagnée de la compression du ressort 15, un phénomène répété d'ouverture-fermeture de l'entrée 111 du régulateur 1 par le limiteur amont 1013 peut se produire en raison du fait que la force de rappel du ressort 15 augmente avec sa compression. Afin d'éviter qu'un tel phénomène se produise après l'ouverture de ce dernier, le limiteur amont 1013 comprend à la circonférence de la paroi amont un rebord circulaire cylindrique 10131 orienté en direction de l'entrée 111 de gaz. Il est agencé pour réduire une section intermédiaire du chemin 13 du flux de gaz située entre la section du chemin 13 à l'entrée 111 et la section réduite par le limiteur aval 1012 proche de la sortie 112 du régulateur 1. De cette manière, comme représenté à la figure 10, le rebord 10131 créé un tourbillon de flux de gaz agissant comme un coussin de gaz et permettant de compenser la force de rappel du ressort 15, ce qui permet un accès au chemin 13 de flux de gaz plus durable. Afin de limiter cette force de rappel au maximum, il est préférable d'utiliser un ressort 15 le plus long possible.
En variante de ce mode de réalisation, comme représenté à la figure 11 , le ressort 15 peut être remplacé par au moins un leste 17, porté par le coulisseau, par exemple extérieurement, à la jonction entre sa paroi et son fût. Pour ce faire, le régulateur 1 doit être monté avec son axe X vertical au sein du système de ventilation 2 pour que le lest 17 exerce à la fois la fonction de compensation de la force de poussée du flux entrant et également la fonction de fermeture de l'entrée 111 du régulateur 1 en dessous d'une certaine pression. Cette variante présente l'avantage que la force de rappel du lest 17 n'augmente pas avec le mouvement du coulisseau puisqu'elle est constante. En effet, cette force ne dépend que de la masse du lest 17 et de la force de gravité qui sont toutes les deux des valeurs constantes. Il est dès lors plus simple de garder l'entrée 111 du régulateur 1 ouverte plus longtemps.
Comme représenté aux figures 12 à 14, le régulateur 1 selon le troisième mode de réalisation comprend un limiteur amont 1013 et un limiteur aval 1012 montés mobiles l'un par rapport à l'autre.
Le limiteur aval 1012 correspond au limiteur 12 décrit aux figures 5 et 6.
Le limiteur amont 1013 comprend un diaphragme 1032 stable dans deux positions, une position de fermeture, comme illustrée sur les figures 12 et 14, et une position d'ouverture maximale, comme illustrée sur la figure 13. Pour ce faire, le diaphragme 1032 est fixé à un support immobile 18 par rapport au corps 11 , disposé au sein du corps 11. Le support 18 est de forme évasée en présentant un tronçon intermédiaire tronconique et est agencé pour permettre la fixation du diaphragme 1032 à la périphérie de son extrémité amont. Le diaphragme 1032 a une forme à symétrie de révolution autour de l'axe X et comprend une partie périphérique amincie 10321 , reliée au support 18 et formant une articulation stable dans les deux positions.
Le diaphragme 1032 forme avec le support immobile 18 une enceinte, au sein de laquelle est disposé un ressort 15 en appui suivant l'axe X d'une part sur le diaphragme 1032 en direction de l'entrée 111 de gaz et d'autre part sur le support 18 en direction de la sortie 112 de gaz. Le support immobile 18 présente un orifice axial 181 du côté de la sortie 112 du corps 11 , ce qui permet de réguler la pression au sein de l'enceinte. Cette régulation permet de faciliter le passage du diaphragme 1032 d'une position à une autre. Dans cet exemple, des fenêtres de ventilation 16 sont disposées près de l'entrée 111 et de la sortie 112 de manière à orienter le flux sur une portion du chemin 13 plus importante.
Ainsi, un régulateur selon les deux derniers modes de réalisation fonctionne de la manière suivante pour une pression en aval du régulateur constante, généralement la pression atmosphérique. Lors de l'accumulation de gaz en amont du régulateur 1 , du fait de l'interdiction d'entrer dans le corps exercée par le limiteur amont 1013, la pression en amont du régulateur augmente jusqu'à atteindre, puis dépasser, la pression d'ouverture. Dès lors, le limiteur amont 1013 est déplacé sous l'influence du flux de gaz, autorisant à ce dernier l'accès au chemin 13. Plus le limiteur amont 1013 est déplacé et plus la section du chemin 13 à l'entrée 111 du régulateur 1 est importante. Dès lors le flux de gaz emprunte le chemin 13 de sections variables, due par exemple au positionnement de fenêtres 16 et/ou à la présence du rebord 1013, jusqu'à arriver à la section aval du chemin 13 contrôlée par le limiteur aval 1012. Lorsque le débit de flux se fait moins fort, du fait d'une ventilation suffisante pour permettre la dépressurisation du réservoir 4, le limiteur amont 1013 peut progressivement reprendre sa position initiale sous l'effet de rappel du ressort, et de ce fait, réduire progressivement la section du chemin 13 à l'entrée 111 , jusqu'à réduire complètement cette section, interdisant de nouveau l'entrée 111 au flux de gaz.
En figure 14 est représentée une variante de ce mode de réalisation dans laquelle le ressort 15 est remplacé par un lest 17. Le lest 17 est ici en appui sur le diaphragme 1032, à l'intérieur de l'enceinte qu'il délimite avec son support 18. Cette variante présente les mêmes avantages que ceux mentionnés pour la variante du deuxième mode de réalisation illustrée à la figure 11.
La figure 15 représente un graphique présentant une courbe de débit de ventilation d'une valve sans régulateur et une courbe de débit de ventilation d'une valve munie d'un régulateur 1 selon le deuxième ou le troisième mode de réalisation de l'invention. Il est possible d'observer que, lorsqu'une valve de ventilation 3 est disposée au sein du système de ventilation 2 avec ce type de régulateur 1 en aval, la ventilation est assurée par cette valve de ventilation 3 sur une plage de pressions élevées, par exemple de 35000 à 15000 Pascal (Pa) (de 350 à 150 mbar). On remarque que la pression à laquelle la ventilation peut débuter, dans cet exemple 15000 Pa, est supérieure à celle à partir de laquelle la ventilation s'arrête du fait de l'agencement spécifique du limiteur amont 1013. Cette hystérésis, représentée par la partie de la courbe en pointillés, permet d'augmenter le temps pendant lequel la valve de ventilation 3 ventile, ce qui réduit le temps nécessaire pour dépressuriser complètement le réservoir 4.
Comme illustré sur la figure 16 qui montre un réservoir 4 analogue à celui de la figure 1 , un tel régulateur 1 est monté au sein du système de ventilation 2 de préférence en aval d'une valve de protection contre un éventuel retournement du véhicule (ROV) et permet ainsi la réouverture du clapet de cette valve 3 lorsqu'un bouchonnage de cette valve 3 a eu lieu suite à un mouvement du clapot du liquide contenu dans le réservoir 4.
Dans une telle situation, la ventilation du gaz contenu dans le réservoir s'effectue de la manière suivante.
Le volume intérieur du réservoir 4, ainsi que les portions de ligne P1 et P2 du système de ventilation 2 sont à des pressions identiques, à savoir 35000 Pa, lors du bouchonnage de la valve 3 du fait du clapot précité, comme représenté figure 16.
Ainsi, lorsque l'ouverture de la valve d'isolation du réservoir (FTIV) est commandée, la portion P2 passe très rapidement à la pression atmosphérique du fait de la communication fluidique entre le système de ventilation 2 et l'extérieur du système. Par conséquence, le différentiel de pression entre P1 et P2 provoque le mouvement du limiteur amont 1013 du régulateur 1 pour une très courte durée nécessaire à la dépressurisation de la portion P1 , qui passe de 35000 Pa à un peu moins de 15000 Pa, pression pour laquelle le limiteur amont 1013 referme l'entrée 111 du régulateur 1.
Lorsque le mouvement de clapot stoppe, le clapet de la valve 3 s'ouvre partiellement du fait de la différence de pression entre le réservoir et la portion P1. Grâce à son volume réduit, la portion P1 remonte très rapidement à une pression de 35000 Pa, ce qui permet la réouverture complète du clapet de la valve de ventilation 3. Par la suite une ventilation du réservoir 4 et de la portion P1 est possible jusqu'à la pression de fermeture du régulateur 1 , à savoir un peu moins de 15000 Pa.
La suite de la ventilation est assurée par une deuxième valve de ventilation 3' disposée par rapport au régulateur 1 suivant un montage en parallèle.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment un mode de réalisation de l'invention possible dans lequel le régulateur comprend à la fois un ressort et un leste. Il est également un mode de réalisation de l'invention possible dans lequel le système de ventilation comprend au moins deux valves de ventilation montées en parallèle, ces deux valves de ventilation étant toutes les deux régulées par un unique régulateur disposé en aval des deux valves par référence à un flux de gaz sortant du réservoir.

Claims

REVENDICATIONS
Régulateur (1) de débit de ventilation pour un réservoir (4) pressurisé de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un corps (11) présentant une entrée de gaz (111 ) et une sortie de gaz (112), et
- au moins un limiteur (12 ; 1012, 1013) monté mobile par rapport au corps (11 ) de façon à réduire une section d'au moins un chemin (13) d'un flux de gaz allant de l'entrée (111 ) à la sortie (112) lorsqu'un débit du flux à l'entrée (111 ) est supérieur à un seuil prédéterminé,
le régulateur (1 ) étant agencé de sorte que la section demeure non-nulle quel que soit un débit du flux.
Régulateur (1) selon la revendication précédente, agencé de sorte que la section demeure non-nulle quelle que soit une position du limiteur (12 ; 1012, 1013) par rapport au corps (11).
Régulateur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le limiteur (12 ; 1012, 1013) comprend une membrane déformable (121 ).
Régulateur (1) selon la revendication précédente, dans laquelle la membrane déformable (121) présente une première épaisseur, à une première section de la membrane déformable (121), et une deuxième épaisseur, à une deuxième section de la membrane déformable (121), la première épaisseur et la deuxième épaisseur étant différentes.
Régulateur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le limiteur (12 ; 1012, 1013) comprend au moins une partie amincie (122 ; 10321 ) formant une articulation.
Régulateur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une butée (14) de fin de course pour le limiteur (12 ; 1012, 1013).
Régulateur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le limiteur (12 ; 1012, 1013) comprend plusieurs membranes déformables (121 ), ces membranes (121 ) étant aptes à se déformer indépendamment les unes des autres.
Régulateur (1) selon la revendication précédente, comprenant au moins une butée (14) de fin de course pour chacune des membranes déformables (121).
9. Régulateur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une fenêtre (16) agencée pour être traversée par le flux et présentant un axe s'étendant suivant une direction radiale à un axe (X) principal du régulateur (1 ), le régulateur (1 ) comprenant de préférence plusieurs fenêtres (16). 10. Régulateur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le limiteur (12 ; 1012, 1013) étant un limiteur aval (1012) par référence au flux et la section étant une section aval, le régulateur (1 ) comprend un limiteur amont (1013) agencé pour augmenter une section amont du chemin (13) lorsqu'un différentiel de pression entre une pression en amont du régulateur (1 ) et une pression en aval du régulateur (1 ) est supérieur à un seuil prédéterminé.
1 1 . Régulateur (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel le limiteur amont (1013) comprend au moins un rebord (10131 ) agencé pour réduire une section du chemin (13) du flux de gaz, cette section étant située entre la section amont et la section aval.
12. Régulateur (1 ) selon la revendication 10 ou 11 , dans lequel le limiteur amont (1013) comprend un diaphragme (1032) agencé pour être stable dans deux positions uniquement.
13. Régulateur (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel le diaphragme (1032) comprend au moins une partie amincie (10321 ) formant une articulation stable dans les deux positions.
14. Régulateur (1 ) selon la revendication 12 ou 13, dans lequel le diaphragme (1032) est fixé à un support immobile (18) par rapport au corps (11 ).
15. Régulateur (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel le diaphragme (1032) délimite avec le support (18) une enceinte en communication de gaz avec la sortie (112).
16. Régulateur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, dans lequel les deux limiteurs (1012, 1013) sont rigidement solidaires.
17. Régulateur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, dans lequel les deux limiteurs (1012, 1013) sont montés mobiles l'un par rapport à l'autre. 18. Régulateur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant pour le limiteur (12 ; 1012, 1013) ou l'un au moins des limiteurs (12 ; 1012, 1013) au moins un ressort (15) et/ou au moins un lest (17).
19. Régulateur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le limiteur (12 ; 1012, 1013) ou l'un au moins des limiteurs (12 ; 1012, 1013) comprend un coulisseau agencé pour coulisser le long du corps (11 ).
20. Régulateur (1 ) selon les revendications 9 et 19, dans lequel le coulisseau est apte à obturer la fenêtre (16) ou une ou plusieurs des fenêtres (16) lors d'un coulissement le long du corps (11).
21. Système de ventilation (2) d'un réservoir (4) pressurisé de véhicule, qui comprend au moins une valve de ventilation (3) et un régulateur (1) de débit de ventilation selon l'une quelconque des revendications précédentes, le régulateur (1 ) étant disposé en aval d'au moins l'une des valves (3) par référence à un flux de gaz sortant du réservoir (4).
22. Système de ventilation (2) selon la revendication précédente, comprenant une valve de ventilation (3') supplémentaire disposée par rapport au régulateur (1 ) de débit suivant un montage en parallèle.
23. Réservoir (4) pressurisé de véhicule, muni d'un régulateur (1 ) de débit de ventilation selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 et/ou d'un système de ventilation (2) selon la revendication 21 ou 22.
24. Réservoir (4) selon la revendication précédente, dans lequel le réservoir (4) est un réservoir (4) de carburant.
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