FR2629875A1 - Separateur de vapeur - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un séparateur de vapeur servant dans un réseau d'alimentation en carburant pour dispositif de propulsion marin. L'ensemble de moteur 10 comprend un moteur à combustion interne 12 et un séparateur de vapeur 64 présentant une entrée de carburant 70 propre à communiquer avec une source de carburant 32, une sortie de carburant 74 communiquant avec le moteur, une sortie de vapeur 78 et un mécanisme de commande d'écoulement fonctionnellement relié au moteur pour ouvrir la sortie de vapeur en réponse au fonctionnement du moteur et pour la fermer en réponse au non fonctionnement du moteur.
Description
Séparateur de vapeur La présente invention a trait à des séparateurs de
vapeur et, plus particulièrement, aux séparateurs de vapeur utilisés dans les réseaux d'alimentation en
carburant de dispositifs de propulsion marins.
Les séparateurs de vapeur connus utilisés dans les réseaux d'alimentation en carburant de hors-bord font courir au moins deux risques. En premier lieu, du liquide peut s'écouler à travers la conduite de
vapeur quand le hors-bord est en position de rele-
vage. En second lieu, de la vapeur s'échappant peut remplir le bloccylindres et le couvercle du moteur
en période de non fonctionnement du moteur.
L'attention est attirée sur les brevets des Etats Unis suivants: Gould et al. 1 804 557 12 mai 1931 Mulligan 1 119 980 8 décembre 1914 Granberg 2 742 049 17 avril 1956 Berck 2 745 511 15 mai 1956 Wenzl 2 811 219 29 octobre 1957 Gilbert 2 878 889 24 mars 1959 Brohl 2 917 110 15 décembre 1959 Graham 2 998 057 29 août 1961 Lambert 3 307 331 7 mars 1967 Hartley 3 867 071 18 février 1975 Johnson 3 961 918 8 juin 1976 Klein 3 985 626 12 octobre 1976 Nishida 4 117 817 3 octobre 1978 L'attention est aussi attirée sur la demande de brevet des Etats Unis Baltz Serial n 820 129,
déposée le 21 janvier 1986 et cédée à la demande-
resse. L'invention propose un ensemble de moteur comprenant un moteur à combustion interne et un
séparateur de vapeur présentant une entrée de car-
burant propre à communiquer avec une source de carburant, une sortie de carburant communiquant avec le moteur, une sortie de vapeur et un moyen de commande d'écoulement fonctionnellement relié au moteur pour ouvrir la sortie de vapeur en réponse au fonctionnement du moteur et pour fermer la sortie de
vapeur en réponse au non fonctionnement du moteur.
Dans une réalisation, le moteur comporte un carter qui établit une pression de manoeuvre de soupape et le moyen de commande d'écoulement ouvre la sortie de vapeur en réponse à l'apparition dans le
carter de la pression de manoeuvre de soupape.
Dans une réalisation, la sortie de vapeur
communique avec le carter.
Dans une réalisation, le moyen de commande d'écoulement comporte un logement, un diaphragme mobile divisant le logement en de première et seconde chambres, la première chambre communiquant avec le carter, et un moyen assurant l'ouverture et la fermeture de la sortie de vapeur en réponse au
déplacement du diaphragme.
Dans une réalisation, la sortie de vapeur est ouverte-en réponse au déplacement du diaphragme dans le sens diminuant le volume de la première chambre et est fermé en réponse au déplacement du diaphragme dans le sens augmentant le volume de la première chambre. Dans une réalisation, le moyen de commande
d'écoulement comporte aussi un moyen propre à solli-
citer le diaphragme dans le sens augmentant le volume
de la première chambre.
Dans une réalisation, la seconde chambre communique avec l'atmosphère. Dans une réalisation, le carter établit des pressions haute et basse alternées et le moyen de commande d'écoulement comporte aussi un moyen propre à permettre l'écoulement de fluide de la première chambre vers le carter et à empêcher l'écoulement de fluide du carter vers la première chambre, ainsi qu'un moyen propre à permettre l'écoulement de fluide du carter vers la seconde chambre et à empêcher l'écoulement de fluide de la seconde chambre vers le
carter.
L'invention propose aussi un ensemble de moteur comprenant un moteur à combustion interne, une source
de pressions haute et basse alternées et un sépara-
teur de vapeur présentant une entrée de carburant propre à communiquer avec une source de carburant, une sortie de carburant communiquant avec le moteur,
une sortie de vapeur et un moyen de commande d'écou-
lement propre à ouvrir la sortie de vapeur en réponse
à une pression provenant de la source de pression.
Dans une réalisation, le moyen de commande d'écoulement ouvre la sortie de vapeur en réponse au
fonctionnement du moteur.
Dans une réalisation, le moteur comporte un
carter et la source de pression est le carter.
L'invention propose encore un ensemble de moteur comprenant un moteur à combustion interne comportant un carter qui établit des pressions haute et basse alternées, et un séparateur de vapeur
présentant une entrée de carburant propre à communi-
quer avec une source de carburant, une sortie de carburant communiquant avec le moteur, une sortie de vapeur, un logement, un diaphragme mobile divisant le logement en de première et seconde chambres, un premier moyen propre à permettre l'écoulement de fluide de la première chambre vers le carter et à empêcher l'écoulement de fluide du carter vers la
première chambre et un second moyen propre à per-
mettre et à empêcher sélectivement et alternativement la communication entre la sortie de vapeur et la
première chambre en réponse au déplacement du dia-
phragme. Suivant un aspect principal de l'invention, il est prévu un séparateur de vapeur présentant une sortie de vapeur qui est ouverte quand le moteur est en fonctionnement et fermée quand le moteur n'est pas en fonctionnement. Ceci supprime le risque qu'il y ait écoulement indésirable de fluide à travers la
sortie de vapeur quand le moteur n'est pas en fonc-
tionnement.
Suivant un autre aspect principal de l'inven-
tion, il est prévu une soupape commandée par des impulsions du carter pour ouvrir et fermer la sortie
de vapeur.
D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à l'homme de métier qualifié d'après la
description détaillée donnée ci-dessous, à titre
d'exemple, du mode de réalisation préféré de l'in-
vention et d'une variante, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un ensemble de moteur matérialisant l'invention;
la figure 2 est une vue en élévation du sépa-
rateur de vapeur représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation d'un séparateur de vapeur selon une variante de l'invention. La figure 1 représente un ensemble de moteur 10 matérialisant l'invention. L'ensemble de moteur 10 comprend un moteur à combustion interne 12. Dans la réalisation préférée, le moteur 12 est un moteur à deux temps et convient pour utilisation dans un dispositif de propulsion marin (non représenté). Le moteur 12 comporte un cylindre 14, un carter 16 qui établit des pressions haute et basse alternées et un passage de transfert 18 faisant communiquer le carter 16 et le cylindre 14. Le moteur 12 comporte aussi un piston 20 monté coulissant dans le cylindre 14, un vilebrequin 22 tourillonnant dans le carter 16 et une bielle 24 reliant le vilebrequin 22 au piston 20. De l'air est aspiré dans le carter 16 par une entrée d'air 26 et du carburant est injecté dans le cylindre
14 par un injecteur 28.
L'ensemble de moteur 10 comprend aussi un réseau d'alimentation en carburant 30. Le réseau d'alimentation en carburant 30 comporte un réservoir de carburant 32, une pompe à carburant à basse pression 34 présentant une entrée 36 et une sortie 38 et une conduite de carburant 40 faisant communiquer le réservoir de carburant 32 et l'entrée 36 de la pompe 34. De préférence, la conduite de carburant 40 est munie intérieurement de filtres 42 et 44. Le réseau d'alimentation en carburant 30 comporte aussi une pompe à carburant à haute pression 46 présentant une entrée 48 et une sortie 50, et une conduite de carburant 52 faisant communiquer la sortie 50 de la
pompe 46 et l'injecteur 28. De préférence, la con-
duite de carburant 52 comporte intérieurement un filtre 54. Le réseau d'alimentation en carburant 30
comporte aussi un régulateur de pression 56 pré-
sentant une entrée 58 et une sortie 60, et une
conduite de retour de carburant 62 faisant communi-
quer l'injecteur de carburant 28 et l'entrée 58 du
régulateur de pression.
Le réseau d'alimentation en carburant 30 comporte encore un séparateur de vapeur 64 comportant un logement à carburant 66 (figure 2) définissant une chambre de carburant/vapeur 68 et présentant une entrée de carburant 70 communiquant avec la sortie de pompe 38 par une conduite de carburant 72, une sortie de carburant 74 communiquant avec l'entrée de pompe 48 par une conduite de carburant 76, une entrée de retour de carburant 78 communiquant avec la sortie de régulateur de pression 60 par une conduite de retour de carburant 80 et une sortie de vapeur 82. Le séparateur de vapeur 64 comporte aussi un ensemble de soupape à flotteur courant 84 assurant l'ouverture et la fermeture de l'entrée de carburant 70 en réponse à la variation du niveau de carburant dans la chambre
de carburant/vapeur 68.
Le séparateur de vapeur 64 comporte aussi un moyen de commande d'écoulement 85 fonctionnellement relié au moteur 12 pour ouvrir la sortie de vapeur 82 en réponse au fonctionnement du moteur et pour fermer
la sortie de vapeur 82 en réponse au non fonctionne-
ment du moteur 12. Bien qu'on puisse adopter divers moyens de commande d'écoulement convenables, dans la
réalisation préférée, le moyen de commande d'écoule-
ment 85 comporte un logement de sortie de vapeur de carburant 86, relié d'un seul tenant au logement 66, et un diaphragme flexible ou mobile 88 divisant le logement en une première chambre, inférieure, 90 et une seconde chambre, supérieure, 92. La chambre supérieure 92 communique avec l'atmosphère par un trou 94 percé dans le logement 86 et la chambre inférieure 90 communique avec la sortie de vapeur 82 par un passage 96 dans lequel se trouve un siège de
soupape 98.
Le moyen de commande d'écoulement 85 comporte aussi un moyen propre à permettre l'écoulement de fluide de la chambre inférieure 90 vers le carter 16 et à empêcher l'écoulement de fluide du carter 16 vers la chambre inférieure 90. Bien qu'on puisse utiliser divers moyens convenables, dans la structure représentée à titre d'exemple, ce moyen comporte une conduite de vapeur 100 faisant communiquer la chambre inférieure 90 et le carter 16 et dans laquelle se trouve une soupape de retenue 102 (figure 2) qui ne permet l'écoulement de fluide que de la chambre
inférieure 90 vers le carter 16.
Le moyen de commande d'écoulement 85 comporte aussi un moyen propre à ouvrir et à fermer la sortie de vapeur 82 en réponse au déplacement du diaphragme
88. Bien qu'on puisse utiliser divers moyens conve-
nables, dans la réalisation préférée, ce moyen comporte un moyen propre à permettre et à interdire sélectivement et alternativement la communication entre la sortie de vapeur 82 et la chambre inférieure en réponse au déplacement du diaphragme 88. Bien qu'on puisse utiliser divers moyens convenables, dans la structure représentée à titre d'exemple, ce moyen comporte une soupape 104 pouvant prendre et perdre contact avec le siège de soupape 98 pour fermer et ouvrir, respectivement, le passage 96 et une tige 106 reliant le diaphragme 88 et la soupape 104 et les
faisant se déplacer conjointement. Dans la représen-
tation donnée sur la figure 2, la soupape 104 entre en contact avec le siège de soupape 98 en réponse au déplacement du diaphragme 88 vers le haut, ou dans le sens augmentant le volume de la chambre inférieure 90, et perd contact avec le siège de soupape 98 en réponse au déplacement du diaphragme 88 vers le bas, ou dans le sens diminuant le volume de la chambre inférieure 90. Par conséquent, la sortie de vapeur 82 se ferme en réponse au déplacement du diaphragme 88 dans le sens augmentant le volume de la chambre inférieure 90 et s'ouvre en réponse au déplacement du diaphragme 88 dans le sens diminuant le volume de la
chambre inférieure 90.
Le moyen propre à permettre et à' interdire la communication entre la sortie de vapeur 82 et la
chambre inférieure 90 comporte aussi un moyen in-
citant la soupape 104 à s'appliquer contre le siège de soupape 98 et sollicitant par là le diaphragme 88 vers le haut, ou dans le sens augmentant le volume de la chambre inférieure 90. Bien qu'on puisse utiliser divers moyens convenables, dans la réalisation préférée, ce moyen est un ressort 108 qui sollicite
la soupape 104 vers le haut.
Le séparateur de vapeur 64 fonctionne comme suit. Quand le moteur 12 est en fonctionnement, la basse pression émanant du carter 16 établit une
pression relativement basse dans la chambre infé-
rieure 90. La différence de pression entre les chambres 90 et 92 (la chambre supérieure 92 est sous pression atmosphérique) applique au diaphragme 88 une force dirigée vers le bas, laquelle triomphe de la résistance du ressort 108 et écarte la soupape 104 de son siège pour établir une communication entre la sortie de vapeur 82 et la chambre inférieure 90. De ce fait, de la vapeur peut être aspirée à partir de la chambre de carburant/vapeur 68 et à travers la sortie de vapeur 82, la chambre inférieure 90 et la conduite de vapeur 100, jusqu'au carter 16. Ainsi, le moyen de commande d'écoulement 85 ouvre la sortie de vapeur 82 en réponse à la pression émanant d'une source de pression alternativement haute et basse. De préférence, la source de pression est le carter 16 et
la sortie de vapeur 82 s'ouvre en réponse à l'appa-
rition dans le carter 16 d'une pression de manoeuvre de soupape. Il est bien entendu que selon des va- riantes, la source de pression alternative pourrait
être non le carter 16, mais toute source convenable.
Quand le moteur 12 est à l'arrêt, la pression alternative régnant dans le carter 16 prend une valeur atmosphérique ou supérieure stable et la chambre de carburant/vapeur 68 passe sous la pression atmosphérique ou supérieure. Ceci fait subir au diaphragme 88 une force nulle ou dirigée vers le haut. Par conséquent, la soupape 104 vient de bas en haut porter contre le siège de soupape 98 et ferme la
sortie de vapeur 82.
La figure 3 présente à titre d'exemple une variante de l'invention. Plus particulièrement, elle représente un séparateur de vapeur 200 selon une variante. Sous réserve des différences indiquées
ci-après, le séparateur de vapeur 200 est sensible-
ment identique au séparateur de vapeur 64 selon- le mode de réalisation préféré et l'on a affecté aux
éléments communs les mêmes références numériques.
Dans la variante, la chambre supérieure 92 est fermée à l'atmosphère, c'est-à-dire que le trou 94 est supprimé, et le séparateur de.vapeur 200 comporte aussi un moyen propre à permettre l'écoulement de fluide du carter 16 vers la chambre supérieure 92 et à empêcher l'écoulement de fluide de la chambre supérieure 92 vers le carter 16. Bien qu'on puisse utiliser divers moyens convenables, dans la variante, ce moyen comporte un passage 202 communiquant, par une extrémité, avec la chambre supérieure 92 et, par l'extrémité opposée, avec la conduite de vapeur 100 entre la soupape de retenue 102 et le carter 16. Dans le passage 202 se trouve une soupape de retenue 204 qui permet l'écoulement de fluide du carter 16 vers la chambre supérieure 92 et empêche l'écoulement de fluide de la chambre supérieure 92 vers le carter 16. De plus, dans la variante, le diaphragme 88 présente un orifice de soutirage 206, à une fin qu'on exposera ci-après. Le séparateur de vapeur 200 fonctionne comme suit. Quand le moteur 12 est en fonctionnement, une basse pression émanant du carter 16 fait que la
chambre inférieure 90 se trouve sous pression rela-
tivement basse, tandis qu'une haute pression émanant du carter 16 fait que la chambre supérieure 92 se trouve sous pression relativement haute. La pression différentielle entre les chambres 90 et 92 fait que le diaphragme 88 se déplace vers le bas et ouvre la
sortie de vapeur 82. Quand le moteur 12 est à l'ar-
rêt, les pressions régnant dans les chambres supé-
rieure et inférieure s'égalisent lentement du fait de la communication établie par l'orifice de soutirage 206. Tout écart positif entre la pression régnant dans les chambres 90 et 92 et la pression régnant dans le carter 16 est annulé à travers la soupape de retenue 102. Pareillement, tout écart négatif entre la pression régnant dans les chambres 90 et 92 et celle régnant dans le carter 16 est annulé à travers la soupape de retenue 204. Finalement, les pressions régnant dans le carter 16 et dans les chambres 90 et 92 sont égalisées, la force résultant appliquée au diaphragme 88 est nulle et le ressort 108 déplace la soupape 104 vers le haut et ferme la sortie de vapeur 82. Les caractéristiques de l'invention sont
énoncées dans les revendications ci-dessous.
Claims (22)
1. Ensemble de moteur (10) comprenant un moteur à combustion interne (12) et un séparateur de vapeur (200) présentant une entrée de carburant (70) propre à communiquer avec une source de carburant (32),.une sortie de carburant (74) communiquant avec le moteur, une sortie de vapeur (82) et un moyen de commande d'écoulement (85) fonctionnellement relié au moteur pour ouvrir la sortie de vapeur (82) en réponse au fonctionnement du moteur et pour fermer la sortie de
vapeur en réponse au non fonctionnement du moteur.
2. Ensemble de moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur comporte un carter (16) qui établit une pression de manoeuvre de soupape et en ce que le moyen de commande d'écoulement (85)
ouvre la sortie de vapeur (82) en réponse à l'appa-
rition dans le carter de la pression de manoeuvre de soupape.
3. Ensemble de moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la sortie de vapeur (82)
communique avec le carter (16).
4. Ensemble de moteur selon la revendication 2,
caractérisé en ce que le moyen de commande d'écoule-
ment (85) comporte un logement (86), un diaphragme mobile (88) divisant le logement en de première et seconde chambres (90, 92), la première chambre communiquant avec le carter (16), et un moyen (104, 106) assurant l'ouverture et la fermeture de la sortie de vapeur (82) en réponse au déplacement du
diaphragme (88).
5. Ensemble de moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la sortie de vapeur (82) est ouverte en réponse au déplacement du diaphragme (88) dans le sens diminuant le volume de la première chambre (90) et est fermée en réponse au déplacement du diaphragme dans le sens augmentant le volume de la
première chambre.
6. Ensemble de moteur selon la revendication 5,
caractérisé en ce que le moyen de commande d'écoule-
ment (85) comporte aussi un moyen (108) propre à solliciter le diaphragme dans le sens augmentant le
volume de la première chambre (90).
7. Ensemble de moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde chambre (92)
communique avec l'atmosphère.
8. Ensemble de moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le carter (16) établit des pressions haute et basse alternées et le moyen de commande d'écoulement (85) comporte aussi un moyen (100, 102) propre à permettre l'écoulement de fluide de la première chambre (90) vers le carter (16) et à empêcher l'écoulement de fluide du carter vers la
première chambre, ainsi qu'un moyen propre à per-
mettre l'écoulement de fluide du carter vers la seconde chambre et à empêcher l'écoulement de fluide
de la seconde chambre vers le carter.
9. Ensemble de moteur (10) comprenant un moteur à combustion interne (12), une source (16) de pressions haute et basse alternées et un séparateur
de vapeur (64, 200) présentant une entrée de car-
burant (70) propre à communiquer avec une source de
carburant (32), une sortie de carburant (74) commu-
niquant avec le moteur (12), une sortie de vapeur (82) et un moyen de commande d'écoulement (65) propre
à ouvrir la sortie de vapeur en réponse à une pres-
sion provenant de la source de pression.
10. Ensemble de moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de commande d'écoulement (65) ouvre la sortie de vapeur (82) en
réponse au fonctionnement du moteur.
11. Ensemble de moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moteur comporte un carter
(16) et la source de pression est le carter (16).
12. Ensemble de moteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la sortie de vapeur (82)
communique avec le carter (16).
13. Ensemble de moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de commande d'écoulement (65) comporte un logement (86), un diaphragme mobile (88) divisant ce logement en de première et seconde chambres opposées (90, 92), la première chambre communiquant avec la source de pression (16), et un moyen (104) assurant l'ouverture et la fermeture de la sortie de vapeur en réponse au
déplacement du diaphragme.
14. Ensemble de moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que la sortie de vapeur (82) est ouverte en réponse au déplacement du diaphragme (88) dans le sens diminuant le volume de la première chambre (90) et est fermée en réponse au déplacement du diaphragme dans le sens augmentant le volume de la
première chambre.
15. Ensemble de moteur selon la revendication 14, caractérisé en ce que le moyen de commande d'écoulement (65) comporte aussi un moyen (108) propre à solliciter le diaphragme dans le sens
augmentant le volume de la première chambre (90).
16. Ensemble de moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que la seconde chambre (92)
communique avec l'atmosphère.
17. Ensemble de moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le moyen de commande d'écoulement (65) comporte aussi un moyen (100, 102) propre à permettre l'écoulement de fluide de ladite première chambre (90) vers la source de pression (16) et à empêcher l'écoulement de fluide de cette source de pression vers la première chambre, et un moyen (202, 204) propre à permettre l'écoulement de la source de pression (16) vers la seconde chambre (92) et empêcher l'écoulement de la seconde chambre vers
la source de pression.
18. Ensemble de moteur (10) comprenant un moteur à combustion interne (12) comportant un carter
(16)' qui établit des pressions haute et basse al-
ternées, et un séparateur de vapeur (200) présentant une entrée de carburant (70) propre à communiquer avec une source de carburant (32), une sortie de carburant (74) communiquant avec lè moteur (12), une
sortie de vapeur (82), un logement (66), un dia-
phragme mobile (88) divisant le logement en de première et seconde chambres (90, 92), un premier moyen (100, 102) propre à permettre l'écoulement de fluide de la première chambre vers le carter et à empêcher l'écoulement de fluide du carter vers la première chambre et un second moyen (104) propre à
permettre et à empêcher sélectivement et alternati-
vement la communication entre la sortie de vapeur (82) et la première chambre (90) en réponse au
déplacement du diaphragme (88).
19. Ensemble de moteur selon la revendication 18, caractérisé en ce que le second moyen (104) permet la communication en réponse au déplacement du diaphragme (88) dans le sens diminuant le volume de la première chambre (90) et empêche la communication en réponse au déplacement du diaphragme dans le sens
augmentant le volume de la première chambre.
20. Ensemble de moteur selon la revendication 19, caractérisé en ce que le moyen de commande d'écoulement (65) comporte aussi un moyen (98) propre à solliciter le diaphragme (88) dans le sens
augmentant le volume de la première chambre.
21. Ensemble de moteur selon la revendication 18, caractérisé en ce que la seconde chambre (92)
communique avec l'atmosphère.
22. Ensemble de moteur selon la revendication 18, caractérisé en ce que le séparateur de vapeur (200) comporte encore un troisième moyen (204) propre à permettre l'écoulement du carter (16) vers la seconde chambre (92) et à empêcher l'écoulement de la
seconde chambre vers le carter.
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