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Vaporisateur perfectionné pour la production de mélanges combustibles.
La présente invention a pour objet un vaporisateur pour la production de mélanges combustibles.
Dans l'emploi de vaporisateurs en vue de la produc- tion de mélanges combustibles à l'aide de carburants lourds, par exemple de mélanges pulvérisés d'hydrocarbu- res liquides de qualité inférieure et d'air, une bonne vaporisation, lorsqu'on part de l'état froid, n'est ob- tenue que lorsque, après une période de fonctionnement préliminaire, l'appareil s'est échauffé suffisamment pour
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assurer le transfert d'une quantité de chaleur suffisante aux plaquesconstituant lessurfaces de chauffe de la chambre du vaporisateur.
Aussi, avant de fournir des mélan- ges combustibles à base d'hydrocarbure lourd au vapori- sateur, a-t-il été nécessaire jusqu'à ce jour de faire travailler le vaporisateur, à partir de l'état froid ini- tial, avec un mélange combustible à base d'hydrocarbu- re de qualité relativement supérieure, ou très volatil, tel que la gazoline, jusqu'à ce que la chaleur empruntée à l'échappement du moteur ait suffisamment élevé la tempé- rature de l'appareil pour que les plaques constituant les surfaces de chauffe reçoivent et transfèrent une quan- tité de chaleur suffisante pour assurer la marche conti- nue. Ceci présente un double inconvénient parce qu'il faut deux alimentations en combustible ainsi que des mo- yens pour permettre de passer d'un genre de combustible à l'autre en fonctionnement.
Le but de la présente inven- tion est d'établir un dispositif de préchauffage électri- que perfectionné combiné avec les plaques constituant les surfaces de chauffe du vaporisateur de telle sorte que la chaleur initiale empruntée indépendamment à l'échappement du moteur puisse, à la fois avant et pendant la mise en marche du vaporisateur à l'état froid, être fournie aux plaques, de préférence au voisinage des conduits de sor- tie du vaporisateur, afin de produire l'effet de vapori- sation immédiat sur le mélange à base d'hydrocarbure lourd lorsqu'on emploie un combustible de ce genre à la mise en marche, ce qui permet d'éviter la nécessité d'une période de travail préliminaire avec un combustible très volatil.
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D'autres buts de l'invention ressortiront de la des- cription détaillée donnée ci-après en se référant au dessin annexé dans lequel :
Figure 1 est un plan du vaporisateur suivant l'inven- tion muni du dispositif préchauffeur, combiné avec les plaques constituant les surfaces de chauffe, certaines pièces étant supposées brisées pour montrer l'intérieur.
Figure 2 est une coupe verticale transversale suivant 2-2 (Figure 1).
1 désigne une botte ou pot dont l'extrémité supérieure ouverte est normalement fermée par un couvercle 2 de for- me convenable et présente des tubulures d'échappement convenables 3 constituant des conduits 4 pour la sortie du mélange combustible vaporisé destiné à être amené à un moteur à combustion interne.
Dans la construction préférée du pot 1, l'intérieur de ce pot est subdivisé par une cloison ou plaque infé- rieure conique 5 allant en s'élargissant vers la haut et destinée à constituer une chambre de vaporisation supé- rieure 6 et une chambre de chauffage inférieure 7, Le conduit 8 par lequel le mélange combustible est admis, et qui aboutit centralement dans l'extrémité inférieure de la chambre de vaporisation 6, est constitué par une pièce 9 qui s'élève centralement à travers la chambre de chauffage 7 de la paroi inférieure externe 10 de la botte et se termine à la cloison interne 5.
La chambre de chauffage 7 est munie, d'un côté, d'une lumière d'admission 11, et du côté opposé, d'une lumiè- re d'échappement 12, ces lumières permettant, conjointe- ment avec des conduits d'amenée et d'évacuation convena- bles (non représentés) d'introduire et de faire circuler
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à travers cette chambre un agent de chauffage (tel que les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne), de façon à transférer la chaleur à la paroi inférieure de la chambre de vaporisation 6 pendant que le vaporisateur fonctionne normalement pour fournir un mélange combusti- ble vaporisé à un moteur à combustion interne.
Des ailet- tes annulaires 13 sont prévues sous la cloison 5; on peut également recourir à d'autres moyens convenables asso- ciés à cette cloison pour augmenter sa capacité d'absorp- tion de chaleur et son efficacité de conduction.
La chambre de vaporisation 6 renferme une série de plaques radiales verticales 14 dont les extrémités infé- rieuressont adaptéesà la cloison 5 et la touchent. Ces plaques sont espacées les unes des autres de façon à cons- tituer une série de conduits radiaux et latéraux 15 com- muniquant à leur extrémité inférieure avec le conduit d'ad- mission de mélange combustible 8 et s'étendant latérale- ment et vers le haut à partir de ce conduit. Les parties supérieures des bords verticaux internes des plaques 14 convergent jusqu'à un noyau central 16 dont l'extrémité inférieure comporte un déflecteur conique 17 dont le som- met est tourné vers le bas.
La périphérie supérieure de ce déflecteur est munie d'un épaulement saillant annulai- re 18, les extrémités internes supérieures des plaques 14 étant conformées de façon à entrer en prise avec l'épau- lement 18 et à être supportées et verrouillées par cet épaulement. L'extrémité supérieure du noyau 16 traverse une paroi supérieure qui constitue en même temps un pré- chauffeur et dont la construction ressortira de ce qui suit.
Cette paroi est en contact avec l'extrémité su- périeure des plaques 14 de façon à obturer la majeure
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partie des extrémités supérieures des conduits 15, et son diamètre est plus petit que le diamètre interne de la chambre de vaporisation 6, de telle sorte que les par- ties externes des extrémités supérieures des conduits 15 restent ouvertes et qu'on obtient ainsi des orifices d'é- chappement 19 qui communiquent avec l'intérieur du cou- vercle 2 et avec ses conduits d'échappement 4. Les élé- ments du dispositif, savoir l'organe déflecteur, le cou- vercle 2 et le préchauffeur, sont fixés entre eux par un boulon B et une rondelle ou de toute autre manière commo- de.
Dans la construction préférée, la paroi supérieure formant préchauffeur comprend une plaque inférieure 20 munie d'un rebord cylindrique 21 s'étendant vers le haut et une plaque supérieure 22 munie d'un rebord cylindrique 23 s'étendant vers le bas, de telle sorte que les deux rebords s'emboîtent l'un dans l'autre pour constituer, à l'intérieur des plaques, un espace ou chambre interne clos 24. Sur un noyau de support convenable 25 est disposée une bobine de chauffage électrique 26 de toute construc- tion convenable et de dimensions adaptées à l'espace ou chambre 24 compris entre les plaques 20 et 22.
Cette bobine 26 est isolée électriquement des plaques par un isolement S de tout genre approprié, par exemple en mica, mais la chaleur développée par la bobine lorsque celle-ci est parcourue par du courant peut être trans- férée aux plaques 20 et 22 et transmise par ces plaques, et spécialement par la plaque inférieure 20, aux plaques vaporisatrices radiales 14 et à l'intérieur des conduits 15 du vaporisateur. Les extrémités de la bobine 26 sont reliées respectivement à deux plots externes 27 montés
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dans la paroi de la plaque supérieure 22 mais isolés électriquement de cette paroi par un isolant convenable 28, comme indiqué plus spécialement dans la figure 2.
Dans la proi supérieure du couvercle 2 sont montées des bornes 30 convenablement isolées de cette paroi par un isolant 29 et auxquelles sont destinés à être connectés des fils de circuit 31 dont le rôle est d'amener à la bobine le courant électrique d'une source d'alimentation convenable. Les extrémités internes des bornes 30 sont munies de poussoirs à ressort 32 destinés à entrer en contact avec les plots fixes 27 de la bobine 26 lors- que le couvercle 2 a été assemblé et fixé à la botte 1, de sorte que le courant électrique peut être envoyé à travers la bobine 26 lorsqu'on le désire.
Dans le fonctionnement des moteurs à combustion interne normalement alimentés par des mélanges combustibles à base d'hydrocarbure lourd à l'aide d'un vaporisateur du genre de celui qui vient d'être décrit mais ne comportant pas de préchauffeur, il était jusqu'à ce jour nécessaire, en raison de la volatilité relativement faible des car- burants de ce genre, de faire travailler le moteur au début, en partant de l'état froid, à l'aide d'un hydro- carbure très volatil tel que la gazoline, puis après une période de service assez longue pour qu'une quantité con- venable de chaleur ait été transférée aux plaques va- porisatrices 14 par les gaz d'échappement chauds admis à la chambre 7, de couper l'admission de gazoline et d'em- ployer le combustible lourd.
Pour les raisons susmention- nées, cette pratique n'est pas entièrement satisfaisante, le desideratum étant de prévoir des moyens grâce auxquels la mise en marche du moteur avec le combustible lourd @
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puisse être facilitée sans qu'il soit nécessaire d'em- ployer initialement des combustibles plus légers. Le problème a été résolu suivant l'invention par la dispo- sition d'un préchauffeur électrique en combinaison avec la paroi supérieure de la chambre de vaporisation, comme décrit plus haut. Lorsqu'on met en marche le moteur et le vaporisateur à partir de l'état froid, on peut, avant la mise en marche, fournir du courant électrique à la bobine de chauffage 26.
La chaleur ainsi engendrée est transférée par les parois des plaques 20 et 22, chauffe l'intérieur du vaporisateur et ses plaques 14, et élève la température de l'air que renferment les conduits du vaporisateur. Après cet échauffement préliminaire, on met le moteur en marche, et le mélange combustible à base d'hydrocarbure relativement lourd pénètre dans la chambre de vaporisation, traverse les conduits 15 et entre en contact avec les plaques 14, La chaleur transférée par le préchauffeur est conduite aux plaques et transmise par ces plaques, et toutes les parties des plaques de grande surface, spécialement les parties situées près des orifices de sortie 19 des conduits 15,
reçoivent une quantité de chaleur suffisante pour assurer le fonc- tionnement initial du vaporisateur et la vaporisation immédiate de la plupart des éléments du combustible pen- dant que ces éléments se meuvent au contact des surfaces chauffées qui caractérisent le vaporisateur et le procé - dé suivant l'invention. Par conséquent, lescylindres du moteur reçoivent aussitôt un mélange combustible va- porisé etapproprié à la cbmbustion dedans.
En combinant convenablement la bobine de chauffage 26 avec la paroi supérieure du vaporisateur, la chaleur préliminaire est
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distribuée de la façon la plus avantageuse aux plaqueset sur le trajet des courants de mélange combustible, de sorte que le mélange entre en contact à la fois avec les surfaces chauffées des plaques vaporisatrices et avec la paroi supérieure avant de pouvoir s'écnapper par les ori- fices de sortie 19 pour passer par les tubulures 4 aux cylindres du moteur.
On voit donc que les plaques de grande surface il), ainsi préchauffées tendent à étaler sous forme d'une pellicule le mélange combustible entrant en contact avec elles, de sorte que non seulement la va- porisation de ce mélange est réalisée d'une façon plus ef- ficace, mais on introduit up facteur de temps laissant au combustible brut le temps de se vaporiser avant d'at- teindre les cylindres du moteur.
On remarquera que l'arrivée de courant électrique à la bobine de chauffage 26 peut être interrompue aussitôt que le moteur a fonctionné pendant un temps suffisant pour assurer, par la distribution de gaz d'échappement chauds à la chambre de chauffage 7 et à la plaque infé- rieure 5, lesconditions de transfert de chaleur de marche normale en ce qui concerne lesplaques vaporisatrices14.
Il est évident que le courant électrique fourni à la bo- bine 26 peut être réglé manuellement ou automatiquement par toute disposition convenable d'interrupteur à con- trôle thermostatique agissant lorsqu'il se développe des conditions de température prédéterminées-pour la marche normale dans le vaporisateur, les dispositifs de ce genre étant bien connus de l'homme du métier.
Il est bien entendu que la construction générale du dispositif préchauffeur électrique décrit et représenté peut recevoir un grand nombre de modifications sans s'écar- ter de l'esprit de l'invention.
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Advanced vaporizer for the production of combustible mixtures.
The present invention relates to a vaporizer for the production of combustible mixtures.
In the use of vaporizers for the production of combustible mixtures using heavy fuels, for example pulverized mixtures of inferior liquid hydrocarbons and air, good vaporization when from the cold state, is only obtained when, after a period of preliminary operation, the device has warmed up sufficiently to
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ensure the transfer of a sufficient quantity of heat to the plates constituting the heating surfaces of the vaporizer chamber.
Also, before supplying fuel mixtures based on heavy hydrocarbon to the vaporizer, it has been necessary until now to make the vaporizer work, from the initial cold state, with a relatively high quality, or very volatile, hydrocarbon fuel mixture, such as gasoline, until the heat borrowed from the engine exhaust has sufficiently raised the temperature of the appliance so that the plates constituting the heating surfaces receive and transfer a sufficient quantity of heat to ensure continuous operation. This has a double drawback because two fuel feeds are required as well as means to allow switching from one type of fuel to the other in operation.
The object of the present invention is to provide an improved electric preheater combined with the plates constituting the heating surfaces of the vaporizer so that the initial heat borrowed independently from the engine exhaust can, upon both before and during start-up of the vaporizer in the cold state, be supplied to the plates, preferably in the vicinity of the vaporizer outlet ducts, in order to produce the immediate vaporization effect on the base mixture of heavy hydrocarbon when such fuel is used at start-up, thereby avoiding the need for a preliminary working period with a highly volatile fuel.
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Other objects of the invention will emerge from the detailed description given below with reference to the appended drawing in which:
Figure 1 is a plan of the vaporizer according to the invention fitted with the preheater device, combined with the plates constituting the heating surfaces, certain parts being supposed to be broken to show the interior.
Figure 2 is a vertical cross section along 2-2 (Figure 1).
1 designates a boot or pot, the open upper end of which is normally closed by a cover 2 of suitable shape and has suitable exhaust pipes 3 constituting conduits 4 for the outlet of the vaporized combustible mixture intended to be brought to a internal combustion engine.
In the preferred construction of the pot 1, the interior of this pot is subdivided by a conical lower partition or plate 5 extending upwardly and intended to constitute an upper vaporization chamber 6 and a vaporization chamber. lower heating 7, The duct 8 through which the combustible mixture is admitted, and which ends centrally in the lower end of the vaporization chamber 6, is formed by a part 9 which rises centrally through the heating chamber 7 of the outer bottom wall 10 of the boot and ends at the inner wall 5.
The heating chamber 7 is provided, on one side, with an intake port 11, and on the opposite side, with an exhaust light 12, these lights allowing, together with ducts for suitable inlet and outlet (not shown) to introduce and circulate
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through this chamber a heating medium (such as the exhaust gases of an internal combustion engine), so as to transfer heat to the bottom wall of the vaporization chamber 6 while the vaporizer is operating normally to provide a combustible mixture vaporized by an internal combustion engine.
Annular fins 13 are provided under the partition 5; other suitable means associated with this partition can also be used to increase its heat absorption capacity and its conduction efficiency.
The vaporization chamber 6 contains a series of vertical radial plates 14, the lower ends of which are adapted to the partition 5 and touch it. These plates are spaced from each other so as to constitute a series of radial and lateral conduits 15 communicating at their lower end with the combustible mixture inlet conduit 8 and extending laterally and towards. up from this conduit. The upper parts of the internal vertical edges of the plates 14 converge to a central core 16, the lower end of which has a conical deflector 17, the top of which faces downwards.
The upper periphery of this deflector is provided with an annular projecting shoulder 18, the upper internal ends of the plates 14 being shaped so as to engage with the shoulder 18 and to be supported and locked by this shoulder. The upper end of the core 16 passes through an upper wall which at the same time constitutes a preheater and the construction of which will emerge from the following.
This wall is in contact with the upper end of the plates 14 so as to close the major
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part of the upper ends of the conduits 15, and its diameter is smaller than the internal diameter of the vaporization chamber 6, so that the outer parts of the upper ends of the conduits 15 remain open and thus openings are obtained exhaust 19 which communicate with the inside of the cover 2 and with its exhaust ducts 4. The components of the device, namely the deflector member, the cover 2 and the preheater, are fixed between them by a bolt B and a washer or in any other convenient way.
In the preferred construction, the upper preheater wall comprises a lower plate 20 provided with an upwardly extending cylindrical rim 21 and an upper plate 22 provided with a downwardly extending cylindrical rim 23, so that the two flanges fit into each other to form, inside the plates, a closed internal space or chamber 24. On a suitable support core 25 is arranged an electric heating coil 26 of any construction - Adequate tion and dimensions adapted to the space or chamber 24 between the plates 20 and 22.
This coil 26 is electrically insulated from the plates by an insulation S of any suitable type, for example of mica, but the heat developed by the coil when the latter is traversed by current can be transferred to the plates 20 and 22 and transmitted. by these plates, and especially by the lower plate 20, to the radial vaporizing plates 14 and inside the ducts 15 of the vaporizer. The ends of the coil 26 are respectively connected to two external pads 27 mounted
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in the wall of the upper plate 22 but electrically isolated from this wall by a suitable insulator 28, as indicated more specifically in Figure 2.
In the upper part of the cover 2 are mounted terminals 30 suitably insulated from this wall by an insulator 29 and to which are intended to be connected circuit wires 31 whose role is to bring to the coil the electric current of a source. proper power. The inner ends of the terminals 30 are provided with spring plungers 32 intended to come into contact with the fixed pads 27 of the coil 26 when the cover 2 has been assembled and fixed to the boot 1, so that the electric current can be sent through coil 26 when desired.
In the operation of internal combustion engines normally supplied with fuel mixtures based on heavy hydrocarbon using a vaporizer of the type just described but not including a preheater, it was up to It is now necessary, owing to the relatively low volatility of fuels of this kind, to run the engine at the start, starting from the cold state, using a very volatile hydrocarbon such as gasoline, then after a period of service long enough for a suitable quantity of heat to have been transferred to the vaporizing plates 14 by the hot exhaust gases admitted to chamber 7, to cut off the gasoline inlet and to use heavy fuel.
For the aforementioned reasons, this practice is not entirely satisfactory, the desideratum being to provide means by which the engine is started with heavy fuel @
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can be facilitated without the need to initially use lighter fuels. The problem has been solved according to the invention by the provision of an electric preheater in combination with the upper wall of the vaporization chamber, as described above. When starting the engine and the vaporizer from the cold state, before starting, it is possible to supply electric current to the heating coil 26.
The heat thus generated is transferred by the walls of the plates 20 and 22, heats the interior of the vaporizer and its plates 14, and raises the temperature of the air contained in the ducts of the vaporizer. After this preliminary heating, the engine is started, and the relatively heavy hydrocarbon fuel mixture enters the vaporization chamber, passes through the conduits 15 and comes into contact with the plates 14. The heat transferred by the preheater is pipe to the plates and transmitted by these plates, and all the parts of the plates of large surface, especially the parts located near the outlets 19 of the conduits 15,
receive a sufficient quantity of heat to ensure the initial operation of the vaporizer and the immediate vaporization of most of the elements of the fuel as these elements move in contact with the heated surfaces which characterize the vaporizer and the following process. 'invention. Consequently, the engine cylinders immediately receive a vaporized fuel mixture suitable for the combustion in them.
By suitably combining the heating coil 26 with the top wall of the vaporizer, the preliminary heat is
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most advantageously distributed to the plates and over the path of the combustible mixture streams, so that the mixture comes into contact with both the heated surfaces of the vaporizer plates and the top wall before it can escape through the ori - outlet 19 to pass through the pipes 4 to the engine cylinders.
It can therefore be seen that the plates of large surface area II), thus preheated, tend to spread out in the form of a film the combustible mixture coming into contact with them, so that not only the vaporization of this mixture is carried out in a manner. more efficient, but we introduce a time factor allowing the raw fuel time to vaporize before reaching the engine cylinders.
It will be noted that the supply of electric current to the heating coil 26 can be interrupted as soon as the engine has operated for a sufficient time to ensure, by the distribution of hot exhaust gases to the heating chamber 7 and to the plate lower than 5, the heat transfer conditions of normal operation with regard to the vaporizer plates 14.
It is evident that the electric current supplied to the coil 26 can be regulated manually or automatically by any suitable arrangement of thermostatically controlled switch acting when predetermined temperature conditions develop - for normal operation in the. vaporizer, devices of this type being well known to those skilled in the art.
It is understood that the general construction of the electrical preheater device described and shown can accommodate a large number of modifications without departing from the spirit of the invention.