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Procédé et générateur pour la production d'hydrocarbures légers.
La présente invention a pour but de décomposer chimique- ment les hydrocarbures lourds tels que l'huile de Diesel, les huiles de chauffage, les pétroles bruts et analogues, pour don- ner naissance à des hydrocarbures légers, gazeux, particulière- ment même à la température normale et qui peuvent servir direc- tement pour l'actionnement de moteurs à combustion, notamment pour l'actionnement de moteurs à benzine de construction couran- te pour les voitures motrices.
Conformément, l'invention concerne un procédé de produc- tion d'hydrocarbures légers ou de gaz d'huile légers en par- tant d'huiles lourdes.
L'invention concerne en outre un générateur de gaz d'huile, qui peut être accolé directement aux moteurs à combustion et
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actionné par leur effet d'aspiration. Selon l'invention, le générateur est établi et actionné de façon qu'il puisse être utilisé en marche continue, sans troubles provenant d'encras- sage ou obstruction par des résidus des huiles lourdes, dépôts de carbone ou analogues.
Il est connu de produire des hydrocarbures légers, à des températures élevées, par la combustion incomplète d'hydrocar- bures lourds. Le procédé selon l'invention repose sur la con- naissance du fait que la réaction envisagée s'opère autrement et conduit à l'obtention d'autres produits de réaction lorsque le mélange de réaction formé d'hydrocarbures lourds et d'une relativement faible quantité d'air est porté, avant qu'il puisse parvenir la réaction, à une température à laquelle l'affinité de l'oxygène pour le carbone est plus grande que pour l'hydro- gène. Cette température, ainsi que l'enseigne le processus con- nu de formation du gaz à l'eau :
C+H2O = CO+H2 correspond au rouge sombre.
Si le mélange de réaction formé d'hydrocarbures lourds et d'air est préalablement chauffé à une pareille température, l'atome d'oxygène se combine alors avec l'atome de carbone de la molécule d'bydrocarbure et non avec un atome d'hydrogène. La réaction s'opère donc avec une dissociation simultanée de la molécule d'hydrocarbure lourd, dans le sens d'une hydrogénation de 1'hydrocarbure, sans que toutefois de l'hydrogène soit ajouté.
Pour produire cette marche selon l'invention, de la réac- tion, différents moyens peuvent être employés. Par exemple, une réaction prématurée peut être évitée en,surchauffant séparé- ment les hydrocarbures et l'air ou en imprimant une grande vi- tesse au mélange avant qu'il parvienne à la réaction.
Dans les cas,'jusqu'ici courants, d'utilisation de mélanges froids ou de mélanges portés à une température à la-
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quelle l'affinité ae l'oxygène pour le carbone n'est pas encore plus grande que pour l'hydrogène, il se produit a'abord une réaction de l'oxygène avec un atome d'hydrogène de l'hydrocar- bure, avec formation d'un hydrocarbure encore plus lourd, qui, après dégagement de température suffisamment élevées dans le cours ultérieur de la réaction, est ensuite dissocié par seule voie de pyrogénation, en hydrocarbures plus légers. La réac- tion s'opère donc en aeux pnases et conduit a'une part à la sé- paration de carbone libre, d'autre part à l'obtention d'un pro- duit qui représente une grande série d'hydrocarbures saturés et non saturé s.
Dans le cas d'utilisation selon l'invention, de mélanges fortement surchauffés, d'air et d'hydrocarbures lourds, la réac- tion s'exerce toutefois en une seule phase et avec unité, et conduit à un produit qui est beaucoup plus étroitement limité dans la série aes hydrocarbures et est exempt de carbone libre.
De plus, 'dans le cas d'utilisation de mélanges fortement sur- chauffés, le même degré de dissociation des hydrocarbures peut être obtenu avec un pourcentage de combustion de ceux-ci, beau- coup plus faible que celui qui est possible dans le cas d'utili- sation de mélanges plus froids. Ceci est d'une importance déci- sive particulièrement dans les cas où il importe que le pro- duit ait une teneur en calories élevée par unité de volume, par exemple dans le cas d'utilisation du gaz produit, à l'actionne- ment de moteurs à benzine.
Tandis que les gaz de générateur à huile lourde, jusqu'ici connus, produits en marche continue contiennent environ 45% à 60% d'azote, il peut être produit d'après le procédé selon la présente invention, de façon continue, un gaz d'hydrocarbure, de qualité uniforme, qui est composé par exemple principalement de butane et de propane, et qui ne contient ni plus de 15%de monoxyde de carbone, ni plus de 30% d'azote.
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La, chaleur développée par la réaction est suffisamment élevée et importante pour assurer le surchauffage nécessaire du mélange. Dans le cas d'application du produit à l'actionnement de moteurs à explosion, la chaleur des gaz d'échappement offre un moyen supplémentaire de chauffage préalable du mélange.
L'invention a pour autre objet un générateur de gaz d'huile pour moteurs à combustion, qui est approprié pour l'exécution du procédé décrit ci-dessus et qui, par rapport aux générateurs de gaz de cette espèce, connus, assure avec de faioles pertes d'huile par combustion, une meilleure utilisation de la chaleur et surtout la production d'un gaz d'excellente qualité, exempt d'éléments bruts eu fixes. Des détails et d'autres caractéris- tiques ae l'invention ressortent de la aeseription détaillée ci- après et des dessins qui représentent un exemple d'exécution du nouveau génér ateur.
Fig.1 est une coupe longitudinale dans l'appareil.
Fig.2 est une coupe transversale, à plus grande échelle, dans le générateur, suivant la ligne 2-2 de la Fig.l.
Fig.3 montre une pièce de détail, à une échelle encore plus grande. qu'il soit d'abord fait remarquer que l'appareil repré sen- té ne constitue pas en quelque sorte un carburateur a huiles lourdes, chauffé par les gaz d'échappement du moteur, et visant à rendre ces huiles utilisaoles comme matière motrice dans les moteurs a combustion, mais bien un génératear de gaz d'huile, dans lequel une petite partie d'huile au sein de la masse d'huile vaporisée s'allume automatiquement et brûle, de sorte que laaite masse d'huile est portée à une température tres élevée en vue de sa décomposition en gaz, qui sont ensuite quelque peu re- froidis par une cession de chaleur, sont mélangés à de l'air additionnel et directement conduits, comme matière motrice, aux cylindres du moteur.
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L'appareil, qui par rapport aux appareils de ce genre jusqu'ici connus, offre l'avantage d'un meilleur fonctionnement et d'une meilleure utilisation de la chaleur, fournit un meil- leur gaz de comoustion et travaille ae façon particulièrement économique, est constitué essentiellement de plusieurs cylindres en tôle, disposes l'un dans l'autre.
Dans l'exemple J'exécution représenté, l'appareil se compo- se de trois cylindres métalliques allouas 1, 2, 3, construits de préférence en tôle d'acier non corrodante, qui sont placés l'un dans l'autre, et dont les deux cylindres extérieurs 1 et 2 sont maintenus à distance l'un de l'autre par quelques petites pièces d'écartement 4 tubulaires, soudées à l'un d'eux et indépendantes de l'autre, les cylindres 2 et 3 étant écartés entre eux par un très petit intervalle A, au moyen de pièces d'écartement 5, fixées de faon analogue aux pièces 4, de sorte qu'un certain déplacement longitudinal aes cylinares l'un par rapport à l'au- tre sous l'action de la dilatation thermique est possible,
Le cylindre extérieur 1 affecte à l'une l' de ses extré- mités une forme de cône tronqué et devient un tube 6 par le- quel sortent les gaz d'écnappement du moteur. Le cylindre 2 a une extrémité conique fermée 2', qui est frappée et par suite réchauffée par les gaz d'échappement, Le cylindre intérieur 3 est également conique en 3', mais est coupé en 3", de sorte qu'une ouverture d'entrée est ainsi ménagée pour les gaz, qùi passent dans le sens indiqué par la flèche, dans l'étroit es- pace entre les cylindres 2 et 3.
Le cylindre 3 occupe, dans l'exemple de réalisation re- présenté, un peu plus que la demi-longueur de l'appareil et est pourvu d'une paroi perforée 7, portant plusieurs tubes 8, disposée horizontalement et qui sont fixés par leur autre ex- trémité à un couvercle 9 perforé.Le couvercle 9 dépasse à sa péri- phérie les cylindres 1 et 2 et est fixé à des collerettes 10 et 11
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des cylindres 1 et 2, ainsi qu'à une collerette 12 d'un cône 13 Le prolongement conique 13 communique avec le-tube d'amenée des gaz 14 du moteur, lequel tube, dans le cas d'application de l'ap pareil à une automobile, peut être dirigé en dessous et le long de celle-ci et, en un point quelconque, s'élever vers le moteur.
Dans le cylindre 3 est disposée, adjacement à la paroi
7, une cloison conique 15 qui se termine par une rallonge cy- lindrique 16, Celle-ci est fermée à, ses deux extrémités par des tamis à larges mailles 16' et 16", et remplie d'une matière libre, absorbant la chaleur, par exemple de petits fils d'acier 17 enroulés en boudin. L'extrémité droite du cylindre 2, c'est- à-dire l'espace entre les tuoes 8, est également remplie de la même matière. Les enroulements hélicoïdaux de fil métallique ont de préférence un diamètre égal à leur longueur, de manière à assurer l'irrégularité de leur disposition entre eux.
Prati- quement, on utilise des enroulements de fil, ayant approximati- vexent la forme représentée à la Fig.3. L'utilisation d'enrou- lements de fil assure une surface de contact particulièrement grande pour la transmission de chaleur et contribue considéra- blememt à la porosité de la masse de remplissage.
Les gaz d'échappement venant du moteur et entrant en 6, rencontrent d'abord l'extrémité conique du cylindre 2, à la- quelle ils abandonnent la plus grande partie de leur chaleur, passent ensuite au contact extérieur du cylindre 2 et sortent par le tuyau d'échappement 18.
Les Hydrocarbures lourds tels que par exemple de l'huile de Diesel, et une quantité d'air, tellement faible qu'elle suffirait théoriquement à brûler environ 5% de l'huile complè- tement, c'est-à-dire à les transformer en eau et acide carboni- que, sont amenés dans le cylindre 2, a la partie supérieure de son extrémité droite, par un tube 19, en provenance d'une sour- ce quelconque d'alimentation, réglable, par exemple d'une cham-
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bre à niveau constant 20. Cette chambre 20 reçoit l'huile d'un réservoir principal, non figuré, et est réglée par une soupape à pointeau, qui est contrôlée soit à la nain, soit automatique- ment par un système non représenté, et est maintenue ouverte pendant le fonctionnement du générateur.
L'air pénètre par une ouverture 22 réglable et réglée d'avance à une faible section de passage, et est aspiré avec l'huile dans le moteur, selon la position d'un papillon d'étranglement 23, disposé dans le tube d'amenée aes gaz 14 et commandé d'une façon appropriée, de sorte qu'en position fermée du papillon d'étranglement 23, l'huile et l'air cessent de pénétrer dans le générateur.
Dans le conduit des gaz 14 une soupape d'air additionnel 24 est prévue pour la production du mélange gaz-air, approprié, à tout moment pour le moteur. La soupape 24 peut être accou- plée de faon quelconque au papillon d'étranglement 23, pour que le mélange gaz-air, approprié, à tout moment, soit réglé auto- matiquement selon la position du papillon d'étranglement 23.
Pour réduire le plus possible les pertes de chaleur, il est recommandé d'entourer le cylindre extérieur 1 et le tuyau d'échappement 6, d'une couche d'isolant thermique 25.
Lors de la mise en marche, le moteur à combustion est d'abord fait partir à l'aide d'un combustible léger, tel que la benzine, qui se trouve dans un petit réservoir spécial et est pulvérisé par un car curateur de construction ordinaire et conduit à l'admission du moteur. Apres ce départ du moteur à combustion, le générateur de gaz d'huile est amené en un temps très court, a la température initiale nécessaire, par les gaz d'échappement, de sorte que si l'on inverse l'alimentation du moteur pour le faire marcher à l'huile lourde, l'huile pénétrant dans l'extrémité droite du cylindre 2, remplie d'enroulements de fil métallique, se vaporise complètement et est suffisamment réchauffée en même temps que la faible quantité d'air ajoutée,
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l'inflammation automatique du mélange étant,
même, en particu- lier, assurée dans la pointe conique 2' qui est la partie la plus chauffée. Au lieu de faire démarrer le moteur avec de la benzine et d'utiliser les gaz d'échappement pour le chauffage du générateur de gaz d'huile, le chauffage initial du générateur peut être opéré de toute autre façon, par exemple par des résis- tances électriques, 1'inflammation pouvant s'effectuer avec l'ai- de de catalyseurs ou de masses de contact, auquel cas le moteur peut être rais en marche directement à l'huile lourde.
L'huile lourde vaporisée dans l'extrémité du cylindre 2, remplie d'enroulements de fil métallique, et l'air ajouté, qui est suffisant pour réaliser la combustion partielle de l'huile jusqu'à environ 5%, constituent par leur passage à travers les nombreux petits intervalles entre les enroulements de fil 17, un mélange parfaitement homogene, qui s'écoule à grande vitesse à travers l'étroit espace A entre les cylindres 2 et 3, s'y chan- ge continuellement de chaleur, provenant extérieurement des gaz d'échappement et intérieurement de la réaction, et ensuite, ar- rivé à l'extrémité chaude 2' du cylindre 2, pénètre, avec réduc- tion brusque de vitesse, dans la partie 3' du cylindre 3, de sorte que les gaz S'enflamment précisément a leur entrée dans le cône 3' du cylindre intérieur 3.
La combustion, toutefois, ne se réalise que de façon correspondante à la quantité d'air intro- duite, et il a été constaté, ainsi que déjà exposé plus haut,que les meilleurs résultats sont atteints avec une quantité d'air,tel- le que nécessaire pour une combustion d'environ 5% de l'huile.
Cette combustion partielle de l'huile provoque immédiate- ment un accroissement de la température des gaz jusqu'à environ 1000 C., et les nuages d'huile, mêlés intimement à la flamme, sont décomposés en hydrocarbures gazeux, plus légers.' L'bydro- carbure, qui, lors de la décomposition des hydrocarbures lourds, réalisée selon l'invention, est chimiquement dissocié de ces derniers, mais est en outre aussi habituellement contenu dans
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les huiles lourdes, en faibles quantités d'environ quelques fractions d'un pour cent, à l'état libre et très finement di- visé, de sorte qu'après vaporisation des huiles lourdes, par suite de la grande vitesse des gaz, il reste en suspension dans ceux-ci, est, lors de la réaction,
transformé en monoxyde de carbone par combinaison avec l'oxygène de l'air ajouté, de telle sorte qu'il se forme un Mélange gazeux combustible, exempt d'hydrocarbure non combiné.
Une partie de la chaleur ae réaction est transmise au cylindre 3, de sorte que le chauffage préalable des gaz péné- trant dans le générateur est amélioré. Avant que, toutefois, beaucoup de chaleur soit transmise, les gaz sont parvenus dans le court cylindre 16, dans lequel les enroulements de fil mé- tallique sont chauffés au rouge sombre par les gaz passant sur eux et la décomposition et l'homogénéité des gaz sont parache- vées. Après leur passage a travers le cylindre 16, les gaz se dilatent dans le cône 15 et passent alors dans les tubes 8, le cône 13 et le conduit 14 d'amenée des gaz au moteur.
La température des gaz tombe par suite de leur passage à travers les tubes 8 à environ 650 ., et descend jusqu'à atteindre environ 350 à 40000., à l'extrémité de l'appareil et environ 250 C ou même 135 C dans le conduit des gaz 14, avant que de l'air frais soit admis par la soupape auxiliaire 24. La température finale dépend dans une certaine mesure de la température de l'air extérieur, vu que le conduit 14 du mélange gazeux est exposé librement à l'air extérieur.
La pénétration des gaz dans le cylindre 16 détermine pour les gaz un espace mort X qui entoure le cylindre 16 et assure une meilleure égalisation de chaleur.
Pour obtenir un fonctionnement irréprochable et assurer une égalisation de chaleur, convenable, il faut qu'une combus- tion partielle s'accomplisse, car pour cela un dégagement de
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chaleur est nécessaire, et les Gaz d'échappement du moteur ne procurent pas une chaleur suffisante* Le nouveau dispositif permet de réaliser de façon la plus économique un chauffage progressif des vapeurs et gaz d'huile aussi bien de l'inté- rieur que de l'extérieur, et d'actionner le générateur de gaz avec la faible quantité d'huile, indiquée, tandis que dans les appareils de cette espèce, jusqu'ici connus, au moins le dou- ble de cette quantité d'huile devait être employé pour la com- bustion dans la chambre de réaction.
Le chauffage préalable du mélange hui-air entrant dans le conduit 19, par le gaz chaud du générateur est important, surtout lorsque la vitesse du moteur d'automobile est faible ou lorsqu'il marche à vide, auxquels cas il est développé insuf- fisamment de chaleur pour produire la volatilisation de l'huile, tandis qu'avec le nouvel appareil, même en marche à vide du mo- teur, la -température du foyer de la réaction est toujours d'en- viron 75000. si cette température tombe même avant l'arrivée des gaz dans les tabes 8, elle est toutefois suffisamment élevée pour la quantité d'huile, plus petite, aspirée par le moteur.
Si une voiture équipée avec le nouvel appareil est arrê- tée, mais que le moteur continue à tourner à vide, l'appareil conserve alors sa chaleur et la génération du gaz reprend ins- tantanément lors d'une ouverture plus grande de la soupape à gaz d'huile. Les enroulements de fil métallique 17 du petit cylindre 16 exercent dans ce sens une action importante, car ils restent au rouge sombre pendant un certain temps et ramè- nent automatiquement et instantanément la combustion, même si le moteur était arrêté pendant un court moment.
Le dispositif auxiliaire pour le démarrage du moteur froid à l'aide de benzine ou analogue, comme matière motrice, n'est pas figuré, car il ne fait pas partie de l'objet de l'invention.
Le gaz produit se différencie des gaz produits jusqu'ici
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dans les générateurs de gaz d'huile en ce qu'il ne contient pas de carbone liore, peu ou pas du tout de gaz hydrogene, pas d'acide carbonique, et pas plus de 30% u'azote. Les résultats d'analyse suivants ont été obtenus avec divers gaz produits selon l'invention.
dioxyde de carbone trace oxygène libre pas combustibles (hydrocarbures) 49 a 55% monoxyde de carbone 15 à 18% hydrogène libre pas méthane trace azote 30 à 33%
Un pareil gaz ne pouvait pas jusqu'à ce jour être pro- duit, étant donné que dans les appareils actuellement connus, il ne se produisait aucune transmission de la chaleur produite par la réaction, à l'huile entrant dans 1'appareil, pour sur- chauffer celle-ci, avant d'atteindre le point d'inflammation.
Avec ces dispositifs antérieurs;, il fallait aussi utiliser une plus grande quantité d'huile, pour développer suffisaient de chaleur pour la dissociation endothermique des hydrocarbures.
Mais la plus grande quantité d'huile consumée augmentait aus- si la teneur en gaz inertes et réduisait de fagon correspondan- te la puissance du moteur. Comme l'emploi de 310 d'huile pour la combustion correspond approximativement à la limite théorique de cette quantité-là de chaleur, qui est nécessaire pour o'bte- nir en marche la réaction désirée (sans compter la chaleur des gaz d'échappement du moteur, dont le parcours est proche, mais qui ne constituent qu'un peu plus qu'une couverture iso- lante et maintiennent le point de, combustion à une température d'environ 250 à 30000), il faut donc pour réaliser une pro- duction continue de gaz, utiliser environ 5% dthuile,
ce qui
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conduit à l'obtention d'un gaz exempt de carbone, avec une teneur en azote d'environ seulement 30%.
Résume.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Process and generator for the production of light hydrocarbons.
The object of the present invention is to chemically decompose heavy hydrocarbons such as diesel oil, heating oils, crude oils and the like, to give rise to light, gaseous hydrocarbons, particularly even to normal temperature and which can be used directly for the actuation of combustion engines, in particular for the actuation of gasoline engines of common construction for motor cars.
According to the invention, the invention relates to a process for the production of light hydrocarbons or light oil gases from heavy oils.
The invention further relates to an oil gas generator, which can be attached directly to combustion engines and
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actuated by their suction effect. According to the invention, the generator is set up and operated so that it can be used in continuous operation without disturbances from fouling or obstruction by heavy oil residues, carbon deposits or the like.
It is known to produce light hydrocarbons at high temperatures by the incomplete combustion of heavy hydrocarbons. The process according to the invention is based on the knowledge that the envisaged reaction operates differently and leads to the production of other reaction products when the reaction mixture formed of heavy hydrocarbons and of a relatively low A quantity of air is brought, before it can proceed to the reaction, to a temperature at which the affinity of oxygen for carbon is greater than for hydrogen. This temperature, as shown by the known process of gas formation in water:
C + H2O = CO + H2 corresponds to dark red.
If the reaction mixture formed of heavy hydrocarbons and air is preheated to such a temperature, the oxygen atom then combines with the carbon atom of the hydrocarbon molecule and not with an atom of hydrogen. The reaction therefore takes place with a simultaneous dissociation of the heavy hydrocarbon molecule, in the sense of hydrogenation of the hydrocarbon, without however adding hydrogen.
To produce this step according to the invention, the reaction, various means can be employed. For example, premature reaction can be avoided by separately superheating the hydrocarbons and the air or by imparting high speed to the mixture before it reaches the reaction.
In the heretofore common cases of using cold mixtures or mixtures brought to a temperature of
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where the affinity of oxygen for carbon is not even greater than for hydrogen, there first occurs a reaction of oxygen with a hydrogen atom of the hydrocarbon, with formation of an even heavier hydrocarbon, which, after release of sufficiently high temperature in the subsequent course of the reaction, is then dissociated by pyrogenation alone, into lighter hydrocarbons. The reaction therefore takes place in two phases and leads on the one hand to the separation of free carbon, on the other hand to obtaining a product which represents a large series of saturated hydrocarbons and unsaturated s.
In the case of the use according to the invention of highly superheated mixtures of air and heavy hydrocarbons, the reaction is, however, carried out in a single phase and with unity, and leads to a product which is much more narrowly limited in the hydrocarbon series and is free of free carbon.
In addition, in the case of the use of strongly overheated mixtures, the same degree of dissociation of the hydrocarbons can be obtained with a percentage of combustion thereof, much lower than that which is possible in the case. cooler mixes. This is of decisive importance especially in those cases where it is important that the product have a high calorie content per unit volume, for example in the case of using the produced gas, at the actuation. of gasoline engines.
While the heretofore known heavy oil generator gases produced in continuous operation contain about 45% to 60% nitrogen, there can be produced according to the process according to the present invention on a continuous basis a gas. hydrocarbon, of uniform quality, which is composed for example mainly of butane and propane, and which contains neither more than 15% carbon monoxide, nor more than 30% nitrogen.
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The heat developed by the reaction is high and large enough to ensure the necessary superheating of the mixture. In the case of application of the product to the actuation of internal combustion engines, the heat of the exhaust gases offers an additional means of preheating the mixture.
A further object of the invention is an oil gas generator for combustion engines which is suitable for carrying out the process described above and which, compared to known gas generators of this kind, provides high performance. low oil losses by combustion, better use of heat and above all the production of a gas of excellent quality, free of crude or fixed elements. Details and other characteristics of the invention will emerge from the detailed description below and from the drawings which show an exemplary embodiment of the new generator.
Fig.1 is a longitudinal section through the apparatus.
Fig. 2 is a cross section, on a larger scale, in the generator, taken along line 2-2 of Fig.l.
Fig. 3 shows a detail part, on an even larger scale. that it be first noted that the apparatus represented does not in a way constitute a heavy oil carburetor, heated by the exhaust gases of the engine, and aiming to make these oils used as a motive material in combustion engines, but a generatear of oil gas, in which a small part of oil within the vaporized oil mass automatically ignites and burns, so that the mass of oil is brought to a very high temperature for its decomposition into gas, which are then cooled somewhat by heat transfer, are mixed with additional air and directly conducted, as motive material, to the cylinders of the engine.
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The apparatus, which compared to apparatuses of this kind known heretofore, offers the advantage of better operation and better use of heat, provides better comoustion gas and works particularly economically. , essentially consists of several sheet metal cylinders, arranged one inside the other.
In the example execution shown, the apparatus consists of three metal cylinders allocated 1, 2, 3, preferably constructed of non-corroding sheet steel, which are placed one inside the other, and whose two outer cylinders 1 and 2 are kept at a distance from each other by a few small tubular spacers 4, welded to one of them and independent of the other, the cylinders 2 and 3 being spaced apart by a very small gap A, by means of spacers 5, fixed in a similar fashion to the parts 4, so that a certain longitudinal displacement aes cylinares one with respect to the other under l the action of thermal expansion is possible,
The outer cylinder 1 affects one of its ends in the shape of a truncated cone and becomes a tube 6 through which the exhaust gases from the engine exit. Cylinder 2 has a closed conical end 2 ', which is struck and subsequently heated by the exhaust gases. Inner cylinder 3 is also tapered at 3', but is cut at 3 ", so that an opening d The inlet is thus provided for the gases, which pass in the direction indicated by the arrow, in the narrow space between cylinders 2 and 3.
The cylinder 3 occupies, in the exemplary embodiment shown, a little more than the half-length of the apparatus and is provided with a perforated wall 7, carrying several tubes 8, arranged horizontally and which are fixed by their the other end has a perforated cover 9. The cover 9 protrudes at its periphery from the cylinders 1 and 2 and is fixed to flanges 10 and 11
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cylinders 1 and 2, as well as a flange 12 of a cone 13 The conical extension 13 communicates with the gas supply tube 14 of the engine, which tube, in the case of application of the device to an automobile, can be directed below and alongside it and, at any point, rise towards the engine.
In the cylinder 3 is arranged, adjacent to the wall
7, a conical partition 15 which terminates in a cylindrical extension 16, This is closed at its two ends by large mesh screens 16 'and 16 ", and filled with a free material, absorbing heat. , for example small steel wires 17 wound into a coil. The right end of cylinder 2, ie the space between the tubes 8, is also filled with the same material. The helical wire windings metal preferably have a diameter equal to their length, so as to ensure the irregularity of their arrangement between them.
In practice, windings of wire are used, having approximately the shape shown in Fig. 3. The use of wire windings ensures a particularly large contact surface for heat transfer and contributes considerably to the porosity of the filler.
The exhaust gases coming from the engine and entering at 6, first meet the conical end of cylinder 2, at which they give up most of their heat, then pass into external contact with cylinder 2 and exit through the exhaust pipe 18.
Heavy Hydrocarbons such as diesel oil, for example, and a quantity of air, so small that it would theoretically be sufficient to burn about 5% of the oil completely, that is to say to transformed into water and carbonic acid, are brought into cylinder 2, at the upper part of its right end, by a tube 19, coming from any source of supply, adjustable, for example from a room
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bre at constant level 20. This chamber 20 receives oil from a main reservoir, not shown, and is regulated by a needle valve, which is controlled either at the dwarf, or automatically by a system not shown, and is kept open during generator operation.
The air enters through an adjustable opening 22 and adjusted in advance to a small passage section, and is sucked with the oil into the engine, depending on the position of a throttle valve 23, disposed in the tube. supplied to the gas 14 and controlled in an appropriate manner, so that in the closed position of the throttle valve 23, oil and air cease to enter the generator.
In the gas duct 14 an additional air valve 24 is provided for the production of the gas-air mixture, suitable at all times for the engine. The valve 24 can be coupled in any way to the throttle valve 23, so that the appropriate gas-air mixture at all times is automatically adjusted according to the position of the throttle valve 23.
To reduce heat loss as much as possible, it is recommended to surround the outer cylinder 1 and the exhaust pipe 6 with a layer of thermal insulation 25.
When starting, the combustion engine is first started with the help of a light fuel, such as benzine, which is in a special small tank and is atomized by an ordinary constructed carburetor. and leads to the engine intake. After this start of the combustion engine, the oil gas generator is brought in a very short time, to the necessary initial temperature, by the exhaust gases, so that if the engine power is reversed to run it on heavy oil, the oil entering the right end of cylinder 2, filled with windings of metal wire, vaporizes completely and is sufficiently heated together with the small amount of air added,
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the automatic ignition of the mixture being,
even, in particular, ensured in the conical tip 2 'which is the most heated part. Instead of starting the engine with benzine and using the exhaust gases for heating the oil gas generator, the initial heating of the generator can be operated in any other way, for example by resistors. electrical tances, ignition may be effected with the aid of catalysts or contact masses, in which case the engine may be run directly with heavy oil.
The heavy oil vaporized in the end of cylinder 2, filled with windings of wire, and the added air, which is sufficient to achieve partial combustion of the oil up to about 5%, constitute by their passage through the many small gaps between the windings of wire 17, a perfectly homogeneous mixture, which flows at high speed through the narrow space A between the cylinders 2 and 3, is continuously changing there from heat, coming from externally from the exhaust gases and internally from the reaction, and then, arriving at the hot end 2 'of cylinder 2, enters, with abrupt reduction of speed, into part 3' of cylinder 3, so that the gases ignite precisely when they enter the cone 3 'of the inner cylinder 3.
Combustion, however, only takes place in a manner corresponding to the quantity of air introduced, and it has been observed, as already stated above, that the best results are achieved with a quantity of air, such as. as needed for about 5% of the oil to burn.
This partial combustion of the oil immediately causes the temperature of the gases to rise to about 1000 ° C., and the oil clouds, intimately mixed with the flame, are decomposed into gaseous, lighter hydrocarbons. The hydrocarbon, which, during the decomposition of heavy hydrocarbons, carried out according to the invention, is chemically dissociated from the latter, but is furthermore also usually contained in
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heavy oils, in small quantities of about a few fractions of one per cent, in the free state and very finely divided, so that after vaporization of the heavy oils, owing to the high gas velocity, it remains in suspension in them, is, during the reaction,
transformed into carbon monoxide by combination with the oxygen in the air added, so that a combustible gas mixture is formed, free from uncombined hydrocarbons.
Part of the heat of the reaction is transferred to cylinder 3, so that the preheating of the gases entering the generator is improved. Before, however, much heat is transmitted, the gases have reached the short cylinder 16, in which the windings of wire are heated to dark red by the gases passing over them and the decomposition and homogeneity of the gases. are completed. After their passage through the cylinder 16, the gases expand in the cone 15 and then pass through the tubes 8, the cone 13 and the duct 14 for supplying the gases to the engine.
The temperature of the gases drops as a result of their passage through the tubes 8 to about 650., And drops until reaching about 350 to 40,000., At the end of the apparatus and about 250 C or even 135 C in the gas duct 14, before fresh air is admitted by the auxiliary valve 24. The final temperature depends to some extent on the temperature of the outside air, since the gas mixture duct 14 is freely exposed to the air. outside air.
The penetration of the gases into the cylinder 16 determines for the gases a dead space X which surrounds the cylinder 16 and ensures better heat equalization.
In order to obtain flawless operation and to ensure proper heat equalization, partial combustion must take place, because for this a release of
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heat is necessary, and the exhaust gases from the engine do not provide sufficient heat * The new device makes it possible to achieve in the most economical way a progressive heating of the vapors and oil gases both inside and outside. outside, and to operate the gas generator with the small quantity of oil indicated, while in devices of this kind, hitherto known, at least the double of this quantity of oil had to be used for combustion in the reaction chamber.
The preheating of the oil-air mixture entering the duct 19 by the hot gas from the generator is important, especially when the speed of the automobile engine is low or when it is running empty, in which case it is insufficiently developed. of heat to produce the volatilization of the oil, while with the new apparatus, even when the engine is idle, the temperature of the reaction hearth is still about 75000. if this temperature falls. even before the arrival of the gases in the tables 8, it is however high enough for the quantity of oil, smaller, sucked by the engine.
If a car fitted with the new device is stopped, but the engine continues to run empty, then the device retains its heat and gas generation instantly resumes when the valve is opened wider. oil gas. The wire windings 17 of the small cylinder 16 exert an important action in this direction, as they remain dark red for a certain time and automatically and instantaneously restore combustion even if the engine was stopped for a short time.
The auxiliary device for starting the cold engine using benzine or the like, as motive material, is not shown, since it does not form part of the object of the invention.
The gas produced differs from the gases produced so far
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in oil gas generators in that it contains no liquid carbon, little or no hydrogen gas, no carbonic acid, and not more than 30% nitrogen. The following analysis results were obtained with various gases produced according to the invention.
carbon dioxide trace free oxygen not combustible (hydrocarbons) 49 to 55% carbon monoxide 15 to 18% free hydrogen not methane trace nitrogen 30 to 33%
Such a gas could not hitherto be produced, given that in currently known apparatuses, no transmission of the heat produced by the reaction took place, to the oil entering the apparatus, for overheat it before reaching the ignition point.
With these previous devices ;, it was also necessary to use a larger quantity of oil, to develop sufficient heat for the endothermic dissociation of the hydrocarbons.
But the greater quantity of oil consumed also increased the inert gas content and correspondingly reduced engine power. As the use of 310 oil for combustion corresponds approximately to the theoretical limit of this quantity of heat, which is necessary to produce the desired reaction in progress (not counting the heat of the exhaust gases of the engine, whose path is close, but which constitute only a little more than an insulating blanket and maintain the combustion point at a temperature of about 250 to 30,000), it is therefore necessary to achieve a pro - continuous gas reduction, use approximately 5% oil,
what
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leads to obtaining a carbon-free gas with a nitrogen content of only about 30%.
Summary.
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