FR2939481A1 - Module d'alimentation de fluide comportant une pompe et un systeme de purge perfectionne - Google Patents

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Alain Bournel
Stefan Wolters
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Abstract

La présente invention concerne un dispositif comprenant un réservoir de fluide (10), une pompe (20) et une ligne d'alimentation (30) reliant la pompe (20) à un site d'utilisation (40) pour permettre l'alimentation du site d'utilisation (40) en fluide prélevé par la pompe (20) dans le réservoir (10), caractérisé par le fait qu'il est prévu une prise d'air (90) située en partie supérieure du réservoir (10), reliée à la ligne d'alimentation (30) via une ligne auxiliaire (92) équipée d'un clapet unidirectionnel en série (94), permettant la purge du dispositif.

Description

La présente invention concerne le domaine des modules d'alimentation en fluide comportant une pompe, tel que par exemple et non limitativement un module d'alimentation d'urée pour ligne d'échappement de véhicules automobiles.
L'homme de l'art connaît différents systèmes de réduction des gaz oxyde d'azote NOx, du type à injection d'urée. Ces systèmes connus donnent globalement satisfaction. Cependant, le stockage de l'urée dans un réservoir et sa distribution, posent dans certaines circonstances des problèmes d'étanchéité et de tenue au gel. En effet, à partir d'une température proche de -11°C, la solution d'urée est susceptible de geler. La présente invention a pour objectif de remédier aux inconvénients précités. Comme indiqué précédemment, la présente invention s'applique tout particulièrement à un module d'alimentation d'urée avec pompe. Cependant, la présente invention n'est pas limitée à l'alimentation spécifique d'urée et s'applique à tout autre fluide.
Le but précité est atteint selon la présente invention grâce à un dispositif comprenant un réservoir de fluide, une pompe et une ligne d'alimentation reliant la pompe à un site d'utilisation pour permettre l'alimentation du site d'utilisation en fluide prélevé par la pompe dans le réservoir, caractérisé par le fait qu'il est prévu une prise d'air située en partie supérieure du réservoir, et reliée au site d'utilisation et à la ligne d'alimentation via une ligne auxiliaire équipée d'un clapet unidirectionnel en série, permettant la purge du dispositif. Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif comprend un réservoir de fluide, une pompe et une ligne d'alimentation reliant la pompe à un site d'utilisation pour permettre l'alimentation du site d'utilisation en fluide prélevé par la pompe dans le réservoir, caractérisé par le fait que la pompe est placée dans une enceinte disposée dans le réservoir, et que le dispositif comprend un ensemble de conduits reliant notamment l'enceinte et le réservoir, et adapté pour vidanger à la demande la ligne d'alimentation via l'enceinte et purger simultanément ladite enceinte par mise en pression de celle-ci.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels : - la figure 1 représente l'architecture générale du dispositif conforme à la présente invention, fonctionnant en mode alimentation du site d'utilisation ; - la figure 2 représente l'architecture générale d'un autre mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention et illustre le cheminement de fluide en mode d'alimentation du site d'utilisation, et - la figure 3 représente la même architecture et illustre le cheminement du fluide en mode de vidange de la ligne d'alimentation et de purge de l'enceinte. Comme on le voit sur les figures annexées, le dispositif conforme à la présente invention comprend un réservoir de fluide 10, une pompe 20 et une ligne d'alimentation 30 reliant la pompe 20 à un site d'utilisation 40. La pompe 20 est de préférence une pompe électrique. Dans le cadre de la présente invention elle est par ailleurs réversible, c'est-à-dire qu'elle peut indifféremment entraîner le fluide dans un sens ou dans l'autre, entre ses deux ports respectivement d'entrée et de sortie, selon la commande qu'elle reçoit. On peut citer comme exemples non limitatifs de pompes réversibles les pompes à visses ou les pompes de type Gerotor. Une pompe dont le moteur à courant continu serait isolé du fluide pourrait fonctionner sans problème, à condition d'assurer une 30 étanchéité parfaite du moteur avec l'organe de pompage. On utilise de préférence un moteur sans balais pour entrainer l'organe de pompage, en raison de la forte conductivité de l'urée, qui rend inadapté un moteur à courant continu dont les balais seraient en contact avec l'urée. Un premier port 22 de la pompe 20 est relié au volume interne du réservoir 10, soit à l'extérieur de l'enceinte 60, par une conduite d'admission 70. Le conduit d'admission 70 est scindé en deux tronçons : l'un 74 côté réservoir 10 et l'autre 76 côté pompe 20, par le clapet série 72. En l'espèce, le site d'utilisation 40 est formé d'un injecteur associé à une ligne d'échappement de véhicule automobile.
La structure générale du réservoir 10, de la pompe 20, de la ligne d'alimentation 30 et de l'injecteur 40 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation connues en elles-mêmes de l'homme de l'art et ne sera donc pas décrite dans le détail par la suite. En particulier, la composition et la géométrie du réservoir 10 peuvent faire l'objet d'un grand nombre de variantes. La géométrie du réservoir 10 n'est pas limitée au mode de réalisation représenté sur les figures annexées. Le réservoir 10 comporte une ouverture 12 dans sa paroi supérieure 11. Cette ouverture 12 est obturée par une enceinte 60.
L'enceinte 60 a la forme générale d'un bol à concavité dirigée vers le haut, dont la section droite horizontale est globalement complémentaire de celle de l'ouverture 12. L'enceinte 60 comporte une collerette 61 à sa partie supérieure, de section supérieure à celle de l'ouverture 12 du réservoir 10. Un joint d'étanchéité 52 est intercalé entre la collerette 61 de l'enceinte 60 (laquelle collerette 61 est placée à l'extérieur du réservoir 10) et la partie supérieure du réservoir 10. La partie supérieure de l'enceinte 60, qui correspond à l'ouverture de celle-ci, est obturée par une embase ou platine 50, qui repose sur la collerette 61. La pompe 20 est elle-même placée dans l'enceinte 60 et supportée dans celle-ci par l'embase 50 par tout moyen approprié.
Dans le mode de réalisation correspondant à la figure 1, il est prévu de préférence une prise d'air 90 située en partie supérieure du réservoir 10, et reliée à l'injecteur 40 et à la ligne d'alimentation 30 via une ligne auxiliaire 92 équipée d'un clapet unidirectionnel en série 94.
La prise d'air 90 est de préférence recouverte d'un filtre 91 interne au réservoir 10. On a illustré sur les figures annexées un élément chauffant 100 porté par l'enceinte 60 et plongeant dans le volume interne du réservoir 10 pour réchauffer à la demande le fluide F placé dans celui-ci.
L'élément chauffant 100 est avantageusement située dans une cloche 63 dont la fonction sera précisée par la suite. L'élément chauffant 100 est formé de préférence d'une résistance électrique alimentée par l'intermédiaire d'une ligne électrique 102 débouchant sur un connecteur 104 (le connecteur 104 peut être associé à une unité centrale appropriée) porté par l'embase 50. De même, la pompe électrique 20 est alimentée par des liaisons électriques 21 reliées au connecteur 104. De préférence, l'élément chauffant 100 est placé à proximité du tronçon d'entrée 74 de la ligne d'admission 70.
Le tronçon 74 a son entrée 75 à proximité du fond du réservoir 10. On peut placer un filtre 120 sur l'entrée 75. Le deuxième port 24 de la pompe 20 est relié à l'injecteur 40 par la ligne d'alimentation 30. Ce deuxième port 24 est une sortie en mode alimentation et une 25 entrée en mode vidange/purge. De préférence, comme on le voit sur les figures annexées, il est prévu en dérivation de la ligne d'alimentation 30 une conduite de régulation 32 qui débouche dans le volume interne du réservoir 10 via un clapet régulateur de pression 34. Le clapet régulateur 34 est 30 unidirectionnel, et adapté pour être passant dans le sens ligne d'alimentation 30 vers le volume interne du réservoir 10 lorsque la pression du fluide à l'intérieur de la ligne d'alimentation 30 dépasse un seuil prédéterminé. Typiquement, le clapet régulateur 34 comprend un obturateur sollicité vers un siège par un organe élastique de sollicitation définissant le seuil déterminé. Le réservoir 10 comprend en outre un orifice d'entrée 130, sur lequel est adapté un couvercle 132 permettant le remplissage du réservoir 10. On a de plus représenté sur la figure 1, un capteur 110 pour la mesure de niveau du fluide F contenu dans le réservoir 10. Il peut être formé de tous moyens appropriés, par exemple de manière classique en soi à base de thermistors ou tout moyen équivalent relié par des lignes 112 au connecteur 104. Comme on le verra par la suite le port 22 est une entrée en mode alimentation et une sortie en mode vidange/purge. Enfin, comme on le voit sur les figures annexées, il est prévu de préférence une prise d'air 90 située en partie supérieure du réservoir 10, et reliée à l'injecteur 40 et/ou à la ligne d'alimentation 30 via une ligne auxiliaire 92 équipée d'un clapet unidirectionnel en série 94. Dans le cas où la prise d'air 90 est reliée à la ligne d'alimentation 30, il y a une section de cette ligne d'alimentation 30 qui n'est pas purgée. On peut, de manière préférentielle, limiter cette section non purgée en reliant la prise d'air 90 à la ligne d'alimentation 30 à un point le plus proche possible du site d'utilisation 40. Cette section non purgée peut, afin d'assurer son fonctionnement dans des conditions dans des situations telles que par exemple des températures très basses, être munie d'un élément de chauffage afin d'empêcher le gel de l'urée dans cette section de la ligne 30. Dans le cas où la prise d'air 90 est reliée au site d'utilisation, à savoir ici l'injecteur 40, l'injecteur doit être adapté à ce mode de fonctionnement, et comprendre deux conduits. Il faut donc un injecteur spécifique pour ce mode de réalisation, qui permet toutefois de purger l'intégralité de la ligne. Dans le fonctionnement en mode alimentation du site d'utilisation, la pompe 20 fonctionne en sens normal , ce qui entraine l'aspiration du fluide dans le réservoir 10 au travers du conduit 70, il entre dans la pompe 20 par l'entrée 22 et en ressort par la sortie 24, puis passe par le conduit 30 pour être acheminé vers le site d'utilisation 40. Dans le fonctionnement en mode purge, la pompe 20 fonctionne en sens inverse ; l'air de l'intérieur du réservoir 10 passe par la ligne auxiliaire 92, la ligne d'alimentation 30, passe par la pompe 20 en entrant par le port 24, et sortant par le port 22, et passe ensuite par le conduit d'admission 70 pour déboucher dans le réservoir 10. Ainsi, le fonctionnement en mode purge permet de purger tout ou partie des conduits du fluide qui est susceptible d'y rester suite au fonctionnement en mode normal .
Les figures 2 et 3 présentent un autre mode de réalisation de l'invention.
Un premier port 22 de la pompe 20 est relié au volume interne du réservoir 10, soit à l'extérieur de l'enceinte 60, par une conduite d'admission 70 comprenant en série un premier clapet 72. Le clapet 72 est unidirectionnel et adapté pour être passant dans le sens volume interne du réservoir 10 vers le port 22 de la pompe 20 lorsqu'une dépression suffisante est appliquée sur le clapet 72 par l'entrée 22 de la pompe 20. Pour permettre la purge du volume interne de l'enceinte 60 vers le réservoir 10, le dispositif conforme à la présente invention comprend en outre, d'une part une conduite de mise en pression 80 reliée à la conduite d'admission 70 en un point intermédiaire entre le premier clapet 72 et le port 22 de la pompe 20 et, d'autre part un conduit de purge 85 dont l'entrée 86 est située à proximité du fond de l'enceinte 60 et dont la sortie 88 débouche dans le volume interne du réservoir 10. De préférence, le conduit de mise en pression 80 débouche également, par sa sortie 82, sensiblement au voisinage du fond de l'enceinte 60. L'entrée 86 du conduit de purge 85 doit être placée à proximité immédiate du point le plus bas de l'enceinte 60. A cette fin, de préférence, l'enceinte 60 a un fond 62 qui est incliné par rapport à l'horizontale, et comme indiqué précédemment l'entrée 86 du conduit de purge 85 est située au niveau du point le plus bas du fond de l'enceinte 60.
Le conduit de mise en pression 80 comprend un clapet unidirectionnel 81. Le clapet 81 est passant dans le sens tronçon de ligne 76 vers le volume interne de l'enceinte 60 lorsque la pression au sein du tronçon de ligne 76 est supérieure au seuil d'ouverture du clapet 81.
La ligne de purge 85 est munie d'un clapet série 87. Le clapet 87 est unidirectionnel et passant dans le sens volume interne de l'enceinte 60 vers le volume interne du réservoir 10, lorsqu'une pression suffisante est appliquée via la ligne de purge 85 sur l'entrée du clapet 87.
Une série de capteurs 110 permet la mesure de niveau du fluide F contenu dans le réservoir 10. Ces capteurs 110 sont de préférence portés par une paroi verticale de l'enceinte 60. Ils peuvent être formés de tous moyens appropriés, par exemple de manière classique en soi à base de thermistors ou tout moyen équivalent reliés par des lignes 112 au connecteur 104. De préférence, l'élément chauffant 100 est placé à proximité du tronçon d'entrée 74 de la ligne d'admission 70. Les clapets 34, 72, 81 et 87 sont de préférence situés dans l'enceinte 60.
Par ailleurs pour éviter tout échange non souhaité entre le réservoir 10 et l'enceinte 60, pouvant conduire par exemple à un remplissage partiel de l'enceinte 60 en urée en cas de fuite de l'un des clapets précités, de préférence la sortie du clapet 34, l'entrée du clapet 72 et la sortie du clapet 87 débouchent au sommet d'une cloche 63 convexe vers le haut formée sur la paroi inférieure 62 de l'enceinte 60.
Comme indiqué précédemment de préférence, le fond 62 de l'enceinte 60 possède une poche ou cloche 63 convexe vers l'intérieur de l'enceinte 60 et définissant une chambre 64 qui débouche dans le réservoir 10 et reçoit le tronçon 74 de la ligne d'admission 70 et un plongeur 66 recevant l'élément chauffant 100. On va maintenant décrire le fonctionnement général du dispositif conforme à la présente invention. Pour alimenter l'injecteur 40, la pompe 20 est alimentée dans le sens passant de son entrée 22 vers sa sortie 24. Le fluide F est ainsi aspiré dans le réservoir 10 par l'intermédiaire du tronçon 74, du clapet 72 ouvert, du tronçon 76, du corps de la pompe 20 et de la ligne d'alimentation 30. Les clapets 81, 87 et 94 sont fermés. La régulation de pression est assurée par le régulateur 34. Le sens de l'écoulement du fluide F est indiqué par les flèches sur la figure 1. Au cours de ce fonctionnement, selon l'étanchéité de la pompe 20 et/ou des différents conduits intervenant sur le circuit, des fuites possibles de fluide peuvent se produire, auquel cas le fluide F correspondant s'accumule dans le fond 62 de l'enceinte 60. Pour purger le circuit de fluide et vidanger le fluide F éventuellement recueilli au fond 62 de l'enceinte 60, le dispositif procède 20 comme suit. La pompe 20 est alimentée en sens inverse du sens précité. La pompe aspire alors le fluide présent dans la ligne d'alimentation 30 et dirige ce fluide vers le tronçon 76 de la ligne d'admission 70. Le clapet 94 est ouvert et laisse passer l'air pour purger la ligne 30. Le régulateur 25 34 est fermé. Le clapet 72 est également fermé alors que le clapet 81 est ouvert afin que le fluide de la ligne 30 soit vidé dans le fond de l'enceinte 60 via le régulateur 81 et la ligne de mise en pression 80. L'enceinte 60 étant étanche, la montée en pression dans le volume interne de celle-ci permet d'évacuer le fluide F présent dans le fond 62 30 de l'enceinte 60 vers le réservoir 10 à travers la ligne de purge 85 et le clapet 87 qui est alors ouvert.
Cette opération permet donc de purger tout ou partie de la ligne 30 et d'évacuer le fluide accumulé dans le fond 62 de l'enceinte 60 en cas d'éventuelles fuites de la pompe 20 ou du circuit hydraulique. L'homme de l'art comprendra que la solution précédemment décrite conforme à la présente invention permet de réduire le nombre d'ouverture(s) du réservoir. En effet, la seule ouverture 12 du réservoir 10 est obturée par l'enceinte 60 associée à l'embase 50 et au joint d'étanchéité 52. Par ailleurs, les différents éléments traversant l'embase 50 ne sont pas en permanence en contact avec le fluide F, puisque ils sont placés sur l'embase 50 obturant l'enceinte 60 laquelle forme barrage par rapport au volume interne du réservoir 10. Tous ces passages traversant qui correspondent à des zones d'étanchéité nécessaires sont situés dans la partie haute du réservoir sur l'embase 50. La purge de la ligne 30 et du volume interne de l'enceinte 60 comme indiqué précédemment, permet de résoudre les problèmes de fuite éventuels du fluide F, particulièrement lorsque celui-ci est constitué d'urée. La vidange et la purge précitées permettent simultanément d'assurer la tenue au gel de tout ou partie du circuit hydraulique puisque tout ou partie du circuit est purgé après chaque utilisation et réchauffé dès qu'il est utilisé à basse température, grâce au réchauffeur 100.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif comprenant un réservoir de fluide (10), une pompe (20) et une ligne d'alimentation (30) reliant la pompe (20) à un site d'utilisation (40) pour permettre l'alimentation du site d'utilisation (40) en fluide prélevé par la pompe (20) dans le réservoir (10), caractérisé par le fait qu'il est prévu une prise d'air (90) située en partie supérieure du réservoir (10), ladite prise d'air (90) étant reliée à la ligne d'alimentation (30) via une ligne auxiliaire (92) équipée d'un clapet unidirectionnel en série (94), permettant la purge du dispositif.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite prise d'air (90) située en partie supérieure du réservoir (10) est reliée au site d'utilisation (40) via une ligne auxiliaire (92) équipée d'un clapet unidirectionnel en série (94), permettant la purge du dispositif.
  3. 3. Dispositif selon une des revendications précédentes caractérisé par le fait que la pompe (20) est placée dans une enceinte (60) disposée dans le réservoir (10) et que le dispositif comprend un ensemble de conduits (80, 85) reliant notamment l'enceinte (60) et le réservoir (10) adaptés pour vidanger à la demande la ligne d'alimentation (30) via l'enceinte (60) et purger simultanément ladite enceinte (60) par mise en pression de celle-ci.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit ensemble de conduits comprend une conduite de mise en pression (80) qui est relié à un port de la pompe formant entrée en mode d'alimentation et débouche dans l'enceinte (60) et une ligne de purge (85) qui débute à proximité du fond de l'enceinte (60) et débouche dans le réservoir (10).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la ligne de mise en pression (80) et la ligne de purge (85) comprennent chacune un clapet série (81, 87).
  6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que le fond (62) de l'enceinte (60) est incliné par rapport à l'horizontale et que le conduit de purge (85) communique avec le point le plus bas de l'enceinte (60).
  7. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le port de la pompe (60) formant entrée en mode d'alimentation est relié au volume interne du réservoir (10) par une conduite (70) possédant un clapet série (72).
  8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le port de la pompe (60) formant entrée en mode d'alimentation est relié au volume interne du réservoir (10) par une conduite (70) munie d'un filtre.
  9. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le fluide est de l'urée.
  10. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le site d'utilisation (40) comprend au moins un injecteur associé à une ligne d'échappement de véhicule automobile.
  11. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la ligne d'alimentation (30) comporte une conduite de régulation (32) qui débouche dans le réservoir (10) par l'intermédiaire d'un clapet régulateur de pression (34).
  12. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen (100) de chauffage du fluide.
  13. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que l'enceinte (60) est formée d'un bol comportant une collerette (61) à sa partie supérieure, complémentaire d'une ouverture (12) formée dans la paroi supérieure du réservoir (10) et qu'un joint d'étanchéité (52) est intercalé entre la collerette (61) du réservoir (60) et ladite paroi supérieure du réservoir (10).
  14. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que la pompe (20) est réversible.
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