FR2919855A1 - Dispositif de degazage antimousse pour un appareil de distribution de carburant en particulier de biocarburant - Google Patents

Abstract

Dispositif de dégazage antimousse pour un appareil de distribution de carburant comportant :- une pompe de mise en circulation (1) du carburant,- une enceinte de dégazage à Vortex (2) reliée à la sortie de la pompe (1) et munie d'une conduite de sortie latérale (8) pour le carburant dégazé et d'une conduite de sortie axiale (9) pour une fraction de carburant enrichie en gaz,- une cuve de séparation (3) reliée à la conduite de sortie axiale (9) dans laquelle le carburant liquide se sépare par gravité avant d'être à nouveau transféré vers la pompe (1), et- des moyens de contrôle (20) permettent de faire varier le débit de la fraction prélevée par la conduite de sortie axiale (9) en fonction de sa teneur en gaz.La conduite de sortie axiale (9) débouche à la partie inférieure de la cuve de séparation (3), dans le carburant liquide séparé par gravité, de façon à éviter la formation de mousse dans cette cuve.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de dégazage du liquide

distribué pour un appareil de distribution de carburant, en particulier de biocarburant. Il est usuel d'équiper les appareils de distribution de carbu- rant de systèmes de dégazage afin de garantir que la mesure du volume de carburant délivré à l'utilisateur corresponde effectivement à du carburant liquide et non à un mélange de carburant liquide et de gaz (air et vapeurs d'hydrocarbures). Le pourcentage de volume de gaz admissible dans le liquide 10 est défini en particulier par le règlement R 117 de l'OIML (Organisation Internationale de Métrologie Légère). De tels systèmes de dégazage renferment classiquement : une pompe de mise en circulation du carburant provenant d'un réservoir de stockage, 15 une enceinte de dégazage, notamment à Vortex, alimentée en un mélange carburant liquide/gaz par une conduite d'entrée reliée à la sortie de la pompe et munie de deux conduites de sortie, à savoir une con-duite latérale pour le carburant liquide dégazé et une conduite axiale pour une fraction de carburant enrichie en gaz, et 20 une cuve de séparation à la pression atmosphérique reliée à la con-duite de sortie axiale de l'enceinte de dégazage dans laquelle le carburant liquide renfermé dans la fraction enrichie en gaz se sépare par gravité avant d'être à nouveau transféré vers le côté aspiration de la pompe, cette cuve de séparation étant équipée d'un orifice de sécurité 25 permettant l'évacuation vers l'extérieur des gaz séparés. L'enceinte de dégazage présente en règle générale une forme cylindrique allongée de façon à permettre de créer à sa partie interne une circulation hélicoïdale du mélange introduit par la conduite d'entrée et de recueillir du carburant dégazé par la conduite de sortie latérale et la frac- 30 tion enrichie en gaz par la conduite de sortie axiale. Un tel système de dégazage est à titre d'exemple décrit dans le document EP 0 357 513. Selon cette publication antérieure, l'enceinte de dégazage est associée à des moyens de détection permettant de piloter la distribu- 35 tion de carburant liquide en fonction de sa teneur en gaz et éventuelle-ment de la stopper si cette teneur est supérieure à une valeur prédéterminée.

L'inconvénient d'un tel système est lié au fait que, lorsque le carburant entrant dans l'enceinte de dégazage ne renferme que très peu de gaz, ce qui est le mode de fonctionnement le plus fréquent, la fraction prélevée par la conduite de sortie axiale et transférée vers la cuve de sépa-ration est toujours légèrement chargée en gaz. Cette fraction de carburant doit séjourner un certain temps dans la cuve de séparation avant d'être recyclée vers l'entrée de la pompe, ce qui diminue notablement le rendement de l'installation de distribution, ce d'autant plus que ce liquide légèrement chargé en gaz tend à entraîner la formation de mousse dans la pompe du fait de son brassage. Pour cette raison, il serait souhaitable de pourvoir réduire le débit de mélange carburant liquide/gaz prélevé par la conduite de sortie axiale de l'enceinte de dégazage, ce qui n'est toutefois pas possible dans la pratique, dans la mesure où lorsque pour une raison accidentelle, le car- burant est fortement chargé en gaz, il est nécessaire que cette conduite de sortie ait un diamètre suffisant pour permettre un dégazage effectif de ce carburant. Pour remédier à cet inconvénient, il a déjà été proposé, selon le document FR 2 730 484, de brancher sur la conduite de sortie axiale de l'enceinte de dégazage des moyens de contrôle permettant de faire varier le débit de la fraction enrichie en gaz prélevée par cette con-duite en fonction de sa teneur en gaz. On peut ainsi prélever et transférer dans la cuve de séparation un débit de carburant important lorsque sa teneur en gaz est élevée et un débit plus faible lorsque ce carburant n'est que peu chargé en gaz. Un tel dispositif de dégazage donne globalement satisfaction lorsqu'il équipe des appareils de distribution de carburants d'origine pétrolière. Il n'en est en revanche pas de même dans le cas des appa- reils de distribution de biocarburants notamment à base d'alcools tels que l'éthanol ou à base d'esters tels que le biodiesel ou le fuel-oil domestique sans additif antimousse. Or, la raréfaction du pétrole qui a pour corollaire la cons-tante augmentation de son prix et la prise en considération croissante des problèmes liés à la préservation de l'environnement ont conduit les spécialistes à chercher à développer de tels biocarburants qui constituent des sources d'énergie de substitution économiquement viables.

Dans le domaine particulier de l'automobile, les biocarburants soit à base d'alcools, qui sont en règle générale obtenus à partir de cannes à sucre, de betteraves ou de céréales telles que le blé soit à base d'esters qui sont dérivés d'huiles végétales comme les huiles de maïs, de colza ou de palme correspondent en effet à une alternative particulière-ment intéressante au pétrole, ce d'autant plus qu'elle peut permettre de rentabiliser des déchets de l'agriculture et d'étendre les surfaces cultivables. Pour cette raison, de plus en plus de stations-service sont équipées d'appareils de distribution de biocarburants qui résultent en règle générale d'un mélange de composés d'origine végétale et de carburants d'origine pétrolière, tels qu'à titre d'exemples le biocarburant dénommé E85 qui renferme essentiellement environ 85 % d'alcool, en particulier d'éthanol, et 15 % de carburants pétroliers standards ou le biodiesel B30 contenant 30 % de dérivés d'origine agricole et 70 % de dérivés pétroliers. La composition des biocarburants de ce type peut toutefois notablement varier en fonction de leur site de production et des saisons et ceux-ci renferment très fréquemment, outre des carburants d'origine pé- trolière et de l'éthanol ou des esters, ce en proportions variables, du méthanol, des alcools supérieurs tels que le propanol ou le butanol, des esters correspondant à des résidus de fermentation, de l'acide acétique et une quantité non négligeable d'eau ; il faut y adjoindre de plus des additifs assurant leur bonne conservation dans le temps.

De ce fait, il est apparu que certains carburants présentaient parfois une forte tendance à générer des mousses qui demandent un temps de décantation plus long dans la cuve de séparation avant de se concentrer sous forme de liquide. Dans les dispositifs de dégazage connus du type susmen- tionné, la conduite de sortie axiale de l'enceinte de dégazage débouche classiquement à la partie supérieure de la cuve de séparation, au-dessus du niveau du carburant liquide séparé par gravité, ce qui donne globale-ment satisfaction dans le cas des carburants d'origine pétrolière. Toutefois, et compte tenu du fait que, pour satisfaire aux impératifs susmentionnés et limiter le débit de fuite , le diamètre de cette conduite doit être maintenu aussi faible que possible, une telle configuration peut entraîner des problèmes lorsque le carburant transféré est un biocarburant en particulier à base de biodiesel.

Le mélange carburant liquide/gaz peut en effet alors former une mousse susceptible, en fonction des proportions respectives de gaz et de liquide, d'avoir une hauteur telle qu'elle remplisse la cuve de séparation jusqu'à causer des débordements par l'orifice de sécurité.

Il en résulte aussi des risques de débordement de cette mousse vers la pompe de mise en circulation par la conduite de retour du carburant liquide séparé par gravité, ce qui peut nuire dans une large me-sure au fonctionnement de l'installation de distribution de carburant, en particulier à des désamorçages de la pompe et à une perte d'efficacité du pompage. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de dégazage pour un appareil de distribution de carburant, en particulier de biocarburant du type susmentionné dans lequel les moyens de contrôle branchés sur la con- duite de sortie axiale de l'enceinte de dégazage ne peuvent pas contribuer à la formation de mousse. Selon l'invention, un tel dispositif est caractérisé en ce que la conduite de sortie axiale de l'enceinte de dégazage débouche à la partie inférieure de la cuve de séparation, dans le carburant liquide déjà précé- demment séparé par gravité, de façon à éviter la formation de mousse dans cette cuve. Le mélange carburant liquide/gaz provenant de l'enceinte de dégazage est ainsi transféré dans la partie basse de la cuve de séparation qui est remplie de carburant liquide de façon à permettre d'éviter ou à tout le moins de limiter la formation de mousse. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les moyens de contrôle sont constitués par un cylindre de contrôle équipé d'une part d'une ouverture frontale branchée sur la con-duite de sortie axiale de l'enceinte de dégazage ainsi que d'une ouverture latérale branchée sur une tubulure d'évacuation débouchant à la partie inférieure de la cuve de séparation, et d'autre part d'un piston à diaphragme soumis à l'action d'un ressort de rappel et sensible à la masse volumique de la fraction de carburant enrichie en gaz s'écoulant dans la conduite de sortie axiale de l'enceinte de dégazage, donc à la quantité de gaz présente dans cette fraction pour ouvrir ou fermer l'ouverture latérale du cylindre de contrôle proportionnellement à cette quantité. Conformément à cette caractéristique, la fraction de carburant enrichie en gaz circulant dans la conduite de sortie axiale de l'enceinte de dégazage traverse le diaphragme du piston qui est repoussé par le ressort de rappel. La force exercée par le piston sur le ressort dépend de la perte de charge créée par le diaphragme.

Cette perte de charge P est du type caractérisant un écoulement turbulent dans un diaphragme et peut par suite être représentée par la relation P = Kpv2 dans laquelle K est un facteur géométrique, p représente la masse volumique de la fraction de carburant enrichie en gaz et v la vitesse d'écoulement de celle-ci. io Par suite, cette perte de charge P dépend de la teneur en gaz du mélange traversant le diaphragme. En conséquence, la position du piston dans le cylindre de contrôle dépend de la teneur en gaz de la fraction de carburant enrichie en gaz séparée au niveau de l'enceinte de dégazage. 15 Selon cette position, le piston ouvre ou ferme l'ouverture latérale du cylindre de contrôle, ce proportionnellement à la quantité de gaz présente dans le carburant. Selon l'invention, le cylindre de contrôle et/ou le piston à diaphragme et/ou la conduite de sortie axiale de l'enceinte de dégazage 20 peuvent avantageusement être réalisés en laiton pour les produits pétroliers purs, en acier inoxydable pour les carburants fortement chargés en biocarburant ou encore en une matière plastique adaptée. Selon une autre caractéristique de l'invention, la face frontale du cylindre de contrôle opposée à l'ouverture frontale est équipée 25 d'une aiguille de guidage du piston comportant une extrémité conique permettant d'obturer le diaphragme. Il est à noter que cette aiguille de guidage n'a aucune fonction propre dans le cadre du processus de dégazage du carburant mais garantit une bonne obstruction du diaphragme grâce à son extrémité co- 30 nique. L'aiguille de guidage permet ainsi de réduire au maximum les fuites internes de liquide vers l'ouverture latérale du cylindre de contrôle au voisinage du piston lorsque ce dernier est en position repoussée au maximum. 35 Selon l'invention, l'extrémité libre de la tubulure d'évacuation peut déboucher directement dans le carburant liquide séparé par gravité au fond de la cuve de récupération.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la tubulure d'évacuation peut être équipée d'un filtre à son extrémité libre. Un tel filtre a pour fonction de limiter la vitesse de sortie des gaz résiduels et d'en améliorer la diffusion dans le carburant liquide présent au fond de la cuve de séparation de sorte que ces gaz puissent remonter plus rapidement vers la surface. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tubulure d'évacuation est équipée d'un séparateur de gaz du type dit à pile d'assiettes à son extrémité libre.

Un tel séparateur de gaz qui est bien connu de l'homme du métier permet de laminer le carburant liquide et de forcer les micro bulles qui y sont contenues à se regrouper le long des parois des assiettes puis à se rassembler en bulles de taille significative qui peuvent alors remonter rapidement par gravité à la surface du liquide contenu dans la cuve de séparation. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'orifice de sécurité de la cuve de séparation est relié à un système de récupération des vapeurs de carburant aspirées. De tels systèmes sont de plus en plus fréquemment instal- lés dans les distributeurs de carburant dans le but de réduire les risques de pollution de l'air. Il est à noter que cet orifice de sécurité peut en outre être équipé d'un pare-flamme ou d'un clapet taré ne s'ouvrant qu'au-dessus d'une pression prédéterminée, compatible avec le bon fonctionnement des organes de dégazage. Les caractéristiques du dispositif de dégazage antimousse qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de dégazage con-30 forme à l'état de la technique, - la figure 2 est une vue schématique correspondant à la figure 1 mais représentant un dispositif de dégazage antimousse conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue de détail de l'enceinte de dégazage et des 35 moyens de contrôle. Selon la figure 1, le dispositif de dégazage renferme essentiellement une pompe de mise en circulation du carburant 1, une enceinte de dégazage à Vortex 2 et une cuve de séparation 3.

Il est à noter que la pompe 1 peut être de type quelconque, en particulier à engrenages comme représenté sur la figure 1 ou à palettes comme représenté sur la figure 2. La pompe 1 est associée à un clapet anti-retour 4 et à un filtre 5 de façon à permettre la mise en circulation du carburant provenant d'une cuve de stockage non représentée selon la flèche A par la conduite d'alimentation 6. L'enceinte de dégazage 2 a une forme cylindrique allongée et est munie de deux conduites de sortie, à savoir une conduite latérale 8 et une conduite axiale 9 ; elle est conçue de manière à créer à sa partie in-terne une circulation hélicoïdale du mélange carburant liquide/gaz transféré selon la flèche B par la conduite d'entrée 7. Du carburant dégazé est prélevé par la conduite de sortie latérale 8 selon la flèche C pour permettre le remplissage du réservoir de 15 véhicules automobiles. Une fraction enrichie en gaz schématisée par la flèche E est prélevée par la conduite de sortie axiale 9 qui est reliée à une conduite de transfert 10 elle-même reliée à la cuve de séparation 3 par l'intermédiaire de moyens de contrôle 30 qui permettent de faire varier le débit de la frac- 20 tion enrichie en gaz prélevée par la sortie axiale 9 en fonction de sa teneur en gaz. Selon la figure 1, l'enceinte de dégazage 2 comporte par ailleurs un circuit de recyclage 11 ou by pass équipé du clapet 4 qui per-met de réintroduire selon la flèche D le débit excédentaire de carburant 25 non livré dans le réservoir d'un véhicule à l'entrée de la pompe 1. La fraction de carburant enrichie en gaz sortant de l'enceinte de dégazage 2 par la conduite de sortie axiale 9 est transférée par la conduite de transfert 10, selon la flèche E, dans les moyens de contrôle 30, puis à la partie supérieure de la cuve de séparation 3 selon la 30 flèche I. Selon la figure 1, ces moyens de contrôle 30 sont constitués par un cylindre de contrôle 37 à la partie interne duquel se déplace un ensemble de deux pistons soumis à l'action d'un ressort de rappel 38, à savoir un premier piston 34 qui agit sur un second piston 35 qui lui est 35 solidaire pour ouvrir ou fermer une ouverture latérale 36 par laquelle le mélange air/ carburant peut être évacué vers la cuve de séparation 3 selon la flèche I.

Le cylindre de contrôle 37 comporte en outre une première entrée 33 reliée à la conduite de transfert 10 et une seconde entrée 31 reliée à une conduite 32 branchée sur le circuit de recyclage 11. Le déplacement en va-et-vient de l'ensemble des pistons 34, 35 à la partie interne du cylindre de contrôle 37 est ainsi piloté par la différence de pression entre la pression du liquide présumé dégazé circulant dans le circuit de recyclage 11 et la pression de la fraction de carburant enrichie en gaz circulant dans la conduite de transfert 10. Selon la figure 1, le carburant liquide renfermé dans la fraction transférée à la partie supérieure de la cuve de séparation 3 par l'ouverture d'évacuation latérale 36 selon la flèche I se sépare du gaz par gravité et se rassemble à la partie inférieure de cette cuve. Un clapet 13 actionné par un flotteur 15 permet le recyclage du carburant liquide ainsi décanté selon la flèche G vers l'entrée de la 15 pompe 1. Le flotteur 15 est progressivement soulevé par le carburant liquide présent à la partie inférieure de la cuve de séparation 3 et ouvre automatiquement le clapet 13 lorsque ce liquide a atteint un niveau pré-déterminé. 20 Selon la figure 1, la cuve de séparation 3 est par ailleurs équipée d'un orifice de sécurité 14 permettant l'évacuation des gaz séparés vers l'extérieur selon la flèche H. De manière non représentée sur les figures, cet orifice de sécurité 14 est avantageusement relié à un système de récupération des 25 vapeurs de carburant aspirées. Les moyens de contrôle 30 équipant le dispositif représenté sur la figure 1 donnent globalement satisfaction dans le cadre du dégazage de carburants d'origine pétrolière, mais leur efficacité est insuffisante en présence de carburants susceptibles de générer de plus grandes quan- 30 tités de mousse. Les moyens de contrôle 20 équipant le dispositif de dégazage antimousse représenté sur les figures 2 et 3 permettent de remédier à cet inconvénient. Il est à noter qu'à l'exception de ces moyens de contrôle 20, 35 les autres éléments de ce dispositif sont largement similaires à ceux équipant le dispositif représenté sur la figure 1 et sont désignés par les mêmes références.

Selon les figures 2 et 3, les moyens de contrôle 20 sont constitués par un cylindre de contrôle 27 équipé d'une ouverture frontale 28 branchée sur la conduite de transfert 10 reliée à la conduite de sortie axiale 9 de l'enceinte de dégazage 2 ainsi que d'une ouverture laté- raie 23 branchée sur une tubulure d'évacuation 24 débouchant à la partie interne de la cuve de séparation 3 au-dessous du niveau du carburant liquide déjà séparé par gravité à la partie inférieure de cette cuve. Selon la figure 2, l'extrémité libre 25 de la tubulure d'évacuation débouche directement dans le carburant séparé au fond de la cuve 3. De façon non représentée sur les figures, l'extrémité libre 25 de la tubulure d'évacuation 24 peut également être équipée d'un filtre ou d'un séparateur de gaz du type dit à pile d'assiettes . Selon les figures 2 et 3, le cylindre de contrôle 27 est équipé à sa partie interne d'un piston 21 à diaphragme 26 soumis à l'action d'un ressort de rappel 22 qui peut fermer partiellement ou totalement l'ouverture latérale 23 en fonction de la quantité de gaz présente dans la fraction de carburant enrichie en gaz s'écoulant selon la flèche E dans les conduites 9 et 10.

Une aiguille de guidage 29 ayant une extrémité conique représentée sur la figure 3 mais non représentée sur la figure 2 permet d'obturer le diaphragme 26 lorsque le ressort de rappel 22 est repoussé au maximum de façon à réduire les fuites lorsque l'ouverture latérale 23 est totalement fermée.

Selon la figure 2, le carburant évacué des moyens de contrôle 20 par la tubulure d'évacuation 24 selon la flèche F est déversé au fond de la cuve de récupération 3 sous le niveau de carburant liquide déjà décanté dans cette cuve.30

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 ) Dispositif de dégazage antimousse pour un appareil de distribution de carburant, en particulier de biocarburant comportant : une pompe de mise en circulation (1) du carburant provenant d'un ré- servoir de stockage, une enceinte de dégazage, notamment à Vortex (2) alimentée en un mélange carburant liquide/gaz par une conduite d'entrée (7) reliée à la sortie de la pompe (1) et munie de deux conduites de sortie, à savoir une conduite latérale (8) pour le carburant liquide dégazé et une con-duite axiale (9) pour une fraction de carburant enrichie en gaz, une cuve de séparation (3) à la pression atmosphérique reliée à la con-duite de sortie axiale (9) de l'enceinte de dégazage (2) dans laquelle le carburant liquide renfermé dans la fraction enrichie en gaz se sépare par gravité avant d'être à nouveau transféré vers le côté aspiration de la 15 pompe (1), cette cuve de séparation (3) étant équipée d'un orifice (14) permettant l'évacuation vers l'extérieur des gaz séparés, et des moyens de contrôle (20) branchés sur la conduite de sortie axiale (9) de l'enceinte de dégazage (2) pour permettre de faire varier le débit de la fraction enrichie en gaz prélevée par cette conduite en fonc- 20 tion de sa teneur en gaz, caractérisé en ce que la conduite de sortie axiale (9) de l'enceinte de dégazage (2) débouche à la partie inférieure de la cuve de séparation (3), dans le carburant liquide séparé par gravité, de façon à éviter la formation de mousse dans cette 25 cuve.

2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (20) sont constitués par un cylindre de con- 30 trôle (27) équipé d'une part d'une ouverture frontale (28) branchée sur la conduite de sortie axiale (9) de l'enceinte de dégazage (2) ainsi que d'une ouverture latérale (23) branchée sur une tubulure d'évacuation (24) dé- bouchant à la partie inférieure de la cuve de séparation (3), et d'autre part d'un piston (21) à diaphragme (26) soumis à l'action d'un ressort de rap- 35 pel (22) et sensible à la masse volumique de la fraction de carburant enri- chie en gaz s'écoulant dans la conduite de sortie (9) axiale de l'enceinte de dégazage (2), donc à la quantité de gaz présente dans cette fraction pour ouvrir ou fermer l'ouverture latérale (23) du cylindre de contrôle (27) proportionnellement à cette quantité.

3 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face frontale du cylindre de contrôle opposée à l'ouverture frontale est équipée d'une aiguille de guidage (24) du piston (21) comportant une extrémité conique permettant d'obturer le diaphragme (26).

4 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tubulure d'évacuation (24) est équipée d'un filtre à son extrémité libre (25).

5 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tubulure d'évacuation (24) est équipée d'un séparateur de gaz du type dit à pile d'assiettes à son extrémité libre (25).

6 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'orifice de sécurité (14) de la cuve de séparation (3) est relié à un système de récupération des vapeurs de carburant aspirées.

7 ) dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le cylindre de contrôle (27) et/ou le piston (21) à diaphragme (26) et/ou la conduite de sortie axiale (9) de l'enceinte de dégazage sont réalisés en lai-ton, en acier inoxydable ou encore en une matière plastique adaptée.30