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" Procédé et Appareils pour l'alimentation des moteurs à explosion avec des huiles lourdes "
L'invention faisant l'objet du présent brevet consiste en un procède et des dispositifs pour sa mise en oeuvre, permettant d'alimenter les moteurs à Combustion interne, et plus spéciale- ment les moteurs à explosion, avec des combustibles liquides de toutes nature et qualités, tels que les huiles lourdes minérales et végétales, quelles que soient leur densité ou leur teneur en résidus incombustibles, l'alcool, et même certains combustibles solides aux températures ordinaires, qu'il permet de liquéfier et vaporiser, avant de les introduire dans les cylindres du moteur.
Le procédé en question diffère essentiellement des nombreux procédés déjà inventés pour rendre les huiles lourdes assimilables
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par les moteurs à explosion, en ce que les dits procédés exigent tons l'emploi d'un combustible préalablement dépouillé par distil- lation de ses résidus incombustibles, tels que,par exemple, le pétrole lampant, le gaz oil, ou les huiles à diesel; tandis que le procédé faisant l'objet du présent brevet permet d'utiliser les combustibles brute contenant des résidus incombustibles en proportions quelconques, comme les pétroles naturels,tels qu'ils sortent des puits, ou les résidus lourds de distillation, tels que les mazouts ; et ce, du fait que, dans ce procédé on n'envoie au moteur que les fractions combustibles, en évacuant les résidus.
Le procédé en question, et les dispositifs pour sa mise en oeuvresont applicables, au moins en theorie, à tous les moteurs à combustion interne. Toutefois, actuellement, leur meilleur champ d'application paraît nettement restreint à l'alimentation des moteurs à explosion de moyenne et grande puissance, tels que les moteurs fixes, marine ou ferroviaires, et peut-être des moteurs de gros tracteurs et d'aviation.
Il en résulte que ce procédé a un double but : 1 - permettre au moteur à explosion de concurrencer le diesel, sur lequel il a déjà l'avantage d'un prix d'achat moindre , en lui permettant l'emploi de combustibles nettement moins coûteux que ceux qu' exige le diesel; 2 - Ennoblir les combustibles liquides résiduels tels que le mazout, qui encombrent actuellement le marché des combustibles, et, de oe fait, mettre fin à la concurrence entre le mazout et le oharbon, qui déprécie si désastreusement les prix de ces derniers.
Le procédé faisant l'objet du présent brevet est essentiel- lement caractérisé par la combinaison de trois opérations fonda- mentales conjuguées : 1 La vaporisation du combustible, aveo ou sans "cracking" par barbottage à travers un bain d'une substance quelconque appropriée , maintenue en fusion et à une température appro- priée par une source de chaleur quelconque .
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2 - Le transport du combustible jusqu'à l'aspiration du moteur, sous la forme soit de vapeurs, soit d'un brouillard de fines
Particule, liquides en suspension dans un gaz, résultant du refroidissement d'un mélange de vapeurs et de gaz; soit encore d'un mélange de vapeurs et de "brouillard" , tel que défini ci-dessus; 3 - L'évacuation, soit continue , soit intermittente, des résidus non volatilisés flottant à la surface du bain, par des moyens quelconques appropriés.
A ces oaraotéristiques prinoipales s'ajouteront par la suite
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des oaractérietîquee seoondaires plus ou moins facultatives.
Il existe un nombre considérable de produits pouvant servir pour constituer le bain liquide, à condition que leur point de fusion ne soit pas trop élevé, ni leur point de vaporisation ou de décomposition trop bas, et qu'ils s'altèrent peu ou pas du tout au contact des combustibles à traiter.
A titre d'exemple, on peut fixer vers 30000.le maximum pour le point de fusion, et vers 700 le minimum pour le point de vaporisation ou de décomposition de ces produits. Tout produit remplissant les conditions énumérées peut servir pour constituer le bain en fusion, qu'il s'agisse d'un métal ou alliage métal- lique , ou d'un métalloïde , ou d'un oomposé quelconque , tel qu' un sel métallique ou autre .
A titre d'exemple, un bain de plomb fondu ou d'un alliage plus fusible à base de plomb et d'étain avec ou sans autres métaux tels que le bismuth, donne d'excellents résultats. De même , certains sels, tels que oeux qui servent en métallurgie pour des traitements thermiques précis, surtout dans la métallur- gie des alliages légers à base d'aluminium, pourraient servir pour constituer le bain fondu .
Certains sels ayant une aotion catalytique plus ou moins prononcée , tendant à provoquer la dépolymérisation des hydrooar- bures lourds pourraient être particulièrement intéressants, à
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condition que leurs propriétés physiques et chimiques répondent aux conditions générales énoncées plus haut.
Dans certains cas,il peut être avantageux d'utiliser un bain mixte , tel qu'un métal dans le fond, avec un bain de sel ou de touta autre matière en surface , pour obtenir une décomposi- t ion plus complète du combustible . De même,on peut avoir avanta- ge à injecter avec le combustible certains produits susceptibles soit de faciliter ou de corriger sa combustion- par exemple, des anti-détonnants- soit d'augmenter la teneur des vapeurs en hydro- gène. A titre d'exemple, l'injection d'une émulsion de pétrole et d'hydrogène, ou d'un combustible quelconque avec un combustible gazeux quelconque , donnerait certainement une excellente combus- tion.
De même , l'injection d'une émulsion d'hydrocarbure avec un composé d'hydrogène, tel que de l'eau , dans des conditions favo- risant la décomposition du dit composé et le dégagement d'hydro- gène, pourrait avoir des résultats des plus intéressants.
La chaleur nécessaire pour maintenir le bain en fusion et à la température voulue peut provenir d'une source quelconque. A titre d'exemple , un réchaud à charbon, à coke, à gaz on électrique on toute antre source de chaleur, pourraient être utilisés.
Toutefois, si la température en est assez élevée, les gaz d'échappement du moteur :lui-même constituent une source de oha- leur particulièrement économique, du fait que leur emploi permet de retourner au moteur une fraction appréciable de la chaleur perdue dans l'échappement. On aura soin, dans ce cas, de prévoir une surface de contact importante entre l'appareil et les gaz chauffants, par suite du taux de transmission très faible entre un gaz et une surface métallique .
L'introduction du combustible à traiter dans le bain en fusion peut s'effectuer d'une façon quelconque, à condition que le pre- mier contact entre le combustible et le bain ait lieu vers le fond de ce dernier. Il est évident que le combustible devra être
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refoulé dans le bain sous une pression suffisante, et préférable- ment par des orifices de faible section, de façon à former dans le sein du bain un grand nombre de gouttelettes de faible diamètre, pour présenter au bain une surface de contact aussi étendue que possible .
Le transport du combustible volatilisé jusqu'à l'aspiration du moteur exige certaines précautions pour réduire au minimum les inconvénients dus à la condensation. En effet, la ohaleur latente de vaporisation des dérivés du pétrole est de l'ordre de 70 oalo- ries par kilogramme, et la perte d'une quantité de chaleur donnée provoquerait la condensation de près de huit fois plus d'huile que d'eau. Il convient donc, soit de réduire lespertes de chaleur par calorifugeage ou réchauffage des canalisations, soit de rendre ces pertes relativement inoffensives, en provoquant la condensation des vapeurs sous la forme d'un brouillard en suspension dans un gaz.
Dans le premier cas, on conduira les vapeurs dans un tube con- venablement calorifuge, ou même dans un tube à double paroi, ré- chauffé par circulation de gaz chaude. Dans le second cas, on diluer. les vapeurs aussi rapidement que possible avec de l'air ou un gaz quelconque, froid ou ohaud. Une fois les dites vapeurs intimement mélangées avec le gaz, toute perte de chaleur se traduira par la précipitation des vapeurs combustibles sous forme d'une buée extrê- moment fine, qui n'aura pour ainsi dire aucune tendant à se dépo- ser dans les canalisations, et qui, de plus, sera très facile à allumer dans le moteur.
Le dosage du mélange de combustible et de oomburant dans le but de régler la puissance débitée par le moteur, ne diffère des méthodes employées avec les combustibles liquides que par des détails d'exécution. On peut faire varier 1 énergie disponible dans la cylindrée par trois méthodes: 1 En faisant varier la qualité du mélange , tout en maintenant constant le poids de la cylindrée; 2 En faisant varier le poids de la cylindrée, tout en maintenant constante sa qualité ; 3 En faisant varier, simultanément ou
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consécutivement, la qualité et le poids de la cylindrée .
Dans la première méthode , on maintient constant le volume de mélange carburé aspiré par le moteur, mais on fait varier la quan- tité de combustible dans ce mélange , par tout moyen approprié.
Dans la seconde méthode , on fait varier le poids de la cylindrée en étranglant plus ou. moins l'orifice d'aspiration du moteur.
Dans la troisième méthode, on oombine les deux méthodes précéden- tes en les utilisant soit simultanément, soit consécutivement.
Actuellement, la seconde méthode, universellement employée dans la technique de l'automobile, paraît nettement plus facile à réaliser que les autres. Toutefois, il semble que, dans le réglage des moteurs de grande puissance auxquels s'adapte le procédé en question, il y aurait intérêt à employer la troisième méthode, et faire varier la puissance en jouant le plus longtemps possible sur la qualité, de façon à soutenir le rendement thermique du moteur, et ne jouer sur la quantité que pour parfaire le réglage au-delà. des limites accessibles par la première méthode .
L'évacuation des résidus non volatilisés qui s'accumulent à la surface du bain peut s'effectuer par des moyens quelconques, qui tous tombent dans le cadre du présent brevet. A titre d'exem- ple, dans la plupart des cas, ces résidus seront suffisamment fluides pour pouvoir être évacués par gravité. Il suffira pour cela de prévoir un orifice de déversement, ou "trop-plein",à une hauteur convenable au-dessus de la surface du bain. Lorsque les résidus atteindront le niveau du trop-plein, ils se déverseront et seront recueillis de façon quelconque.
Il est évident que le tube d'évacuation des dits résidus devra comporter un dis- positif d'étanohéité de forme quelconque, tel qu'un sas, un syphon, eto., afin de maintenir l'intérieur de la chambre de vapeurs isolé de l'air extérieur pendant la vidange des résidus.
Dans certains cas, par exemple lorsque la vaporisation du combustible se fait à une température assez élevée, de l'or-
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dre de 600 C., ou bien lorsque la vaporisation s'accompagne de dépolymérisation des produits lourds, sur une échelle importante la majeure partie des résidus sera solide.Il conviendra dans ce cas de prévoir un moyen de balayage périodique de la surface du bain, pour en retirer les dits résidus. L'opération de balayage peut se faire mécaniquement, pneumatiquement, ou de toute autre manière appropriée.
L'appareil faisant l'objet du présent brevet, et destiné à la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, est représenté schématiquement, dans sa forme la plus élémentaire, et unique- ment à titre d'exemple , dans la figure 1. La figure 2 montre une réalisation plus perfectionnée du dit appareil,surtout en ce qui Concerne la transmission de la chaleur, le transport des vapeurs jusqu'au moteur, et l'évacuation des résidus. Les figures 3 et 4 montrent une troisième réalisation destinée à l'utilisation des gaz d'échappement du moteur comme source de chaleur.
Sous la forme élémentaire indiquée schématiquement figure 1, le moteur 1 est supposé avoir son orifice d'aspiration en 2. appareil distillatoire 3 consiste, à titre d'exemple, en un récipient métallique, ou creuset 4, fermé par un couvercle 5 bou- lonné au corps du creuset, de façon à être étanche. Le creuset 4 'et rempli d'une substance appropriée en fusion, telle que du plomb, jusqu'au niveau 6. 'Un tube 7, provenant d'une source de combustible sous pression, figurée , à titre d'exemple, par une pompe à combustible 8, qui peut être actionnée par le moteur lui -même, on de toute autre manière, traverse le couvercle 5 et plonge jusque près du fond du bain, en 9.
Le combustible refoulé remonte à travers le bain en fusion sous forme de gouttelettes, se vaporise pendant ce trajet, et les vapeurs se rassemblent dans la chambre de vapeurs 10 au-dessus du bain. De la ohambre 10, le tube 11 conduit les dites vapeurs jusqu'à l'aspiration 2 du moteur 1.
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D'autre part, les résidus non volatilisée s'accumulent à la surface du bain jusqu'au niveau 12, et se déversent par le tube d'évacuation on "trop-plein" 13, dans un récipient 14 for- mant joint hydraulique .
A titre d'exemple, la source de chaleur nécessaire pour maintenir la matière constituant le bain en fusion et à la tem- pérature voulue pour volatiliser le combustible est ici repré- sentée par un brûleur à gaz 15. Toute autre source de chaleur aurait pu être employée. Facultativement, on pourrait également alimenter la brûleur 15 aveo des vapeurs de combustible produits dans l'appareil lui-même. A cet effet, il a été indiqua en 16 un tube dérivé du tube 11 transportant les vapeurs au moteur.
Un robinet 17 permet de faire monter la pression des vapeurs dans la chambre 10, de faqon qu'en ouvrant le robinet 18 et en fermant le robinet 19, le brûleur 15 ne sera plus alimenté qu'avec des vapeurs de combustible provenant de l'appareil lui.
-même .
On voit par ce qui précède que l'appareil faisant l'objet du présent brevet, et destiné à l'alimentation des moteurs à explosion avec des combustibles lourds, consiste essentielle- ment en une combinaison de cinq éléments fondamentaux: 1 un récipient ou conteneur quelconque, contenant une matière en fusion; 2 une source de chaleur quelconque appliquée au dit conteneur, dans la but de maintenir la matière en fusion à une température appropriée à la vaporisation ou décomposition du combustible, 3 des moyens quelconques permettant d'introduire du combustible sous pression dans le sein du bain en fusion; 4, des moyens quelconques permettant d'extraire les vapeurs de l'appareil distillatoire, et de les conduire à l'aspiration du moteur;
5 des moyens quelconques permettant d'évacuer les rêsidus non volatilisés de l'intérieur vers l'extérieur de l'ap- pareil distillatoire .
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Dans la variante indique figure 2, la source de ohaleur , indiquée à titre d'exemple, est un réchaud à coke 15, à tirage naturel, aveo prise d'air en 20, évacuation à la cheminée en 21, et porte d'alimentation en ooke en 22.
L'appareil distillatoire proprement dit constitue un genre de tube Field, bien que fonctionnant à l'inverse de la Chaudière à vapeur de ce nom. Le but en est de canaliser la circulation de la matière en fusion, de façon à assurer son réchauffage rapide, et à augmenter ainsi le débit de l'appareil.
Le creuset 4 est représenté, à titre d'exemple, comme une douille cylindrique en acier. Il pourrait évidemment prendre tou- te autre forme appropriée. Le combustible amené par la tuyauterie 7 est injectée dans le bain au moyen d'un organe pulvérisateur 23, dont la périphérie est percée d'orifices de très faible seo- tion dans le but de forcer le combustible à se diviser en gout- telettes aussi fines que possible, et d'assurer ainsi leur vapo- risation rapide.
Une chicane tubulaire 24 confine dans la partie oentrale du creuset à la fois le dégagement des bulles de vapeurs et le mouvement ascendant de la matière en fusion entraînée par les dites bulles; tandis que le retour de la matière en fusion vers le fond du creuset, après séparation des vapeurs, se fait par une section annulaire 25 lelong des parois extérieures du creuset, lesquelles sont fortement chauffées par le coke. Les vapeurs se rassemblent dans la chambre 10, fermée par le couver - cle étanche 5, et s'éohappnt par une tubulure oourte 26 oorres- nondant au gicleur dans un carburateur à essence. Comme dans un carburateur, la tubulure 26 est coiffée par une buse 27 formant venturi, placée en bout de la canalisation 11 destinée à oon- duire les vapeurs jusqu'à l'aspiration du moteur.
De cette façon, les vapeurs sont rapidement diluées dans l'air comburant du moteur, et ne peuvent se condenser que sous forme d'un brouillard de gouttelettes liquides extrêmement ténues
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Comme dans le cas précédent, les résidus non volatilisée s'acoumulent à la surface du bain, et s'écoulent par le tube 13.
Il a été figuré, à titre d'exemple, un mode d'évacuation permet- tant de vidanger les résidus tout en maintenant l'étanchéité entre la ohambre de vapeurs 10 et l'atmosphère. Le tube 13 est raccordé à une valve tournante étanche 28, consistant en un tambour hori- zontal fixe 29 ne comportant que deux orifices pour l'arrivée et l'évacuation des résidus. Dans l'intérieur du tambour fixe 29 se trouve un tambour mobile 30, disposé de façon à pouvoir tourner autour de son axe, et comportant en 31 et 32 des orifices qui serviront alternativement à l'admission et à l'évacuation des résidus. Facultativement, le tambour mobile 30 peut être partagé en deux compartiments par une cloison 33, afin qu'un des deux compartiments se vide pendant que l'autre se remplit.
On fait tourner périodiquement le tambour d'un demi-tour, soit à la main, soit au moyen d'un mécanisme quelconque, croix de Malte ou autre, et les résidus qui s'y sont accumulés sont évacua, sans qu'il y ait eu possibilité de fuite de vapeurs au dehors, ou d'entrée d'air dans la ohambre 10.
Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées dans la réalisation ou les détails d'exécution de l'appareil, sans pour oela sortir du cadre du présent brevet.
Naturellement, la source de chaleur pourrait être toute autre qu'un réchaud à coke. Par exemple, un réchaud électrique se prêterait parfaitement au chauffage du creuset tel qu'il a été figuré dans cette variante. Le dit réchaud électrique pourrait être du type à résistances ou du type à induction. De même, la valve tournante pour l'évacuation des résidus pourrait prendre une grande variété de formes, et tomberait dans le cadre de l'invention si elle continuait à assurer l'étanchéité de la chambre de vapeurs pendant la vidange des résidus.
De même, en ce qui concerne le mode d'injection du combus- tible dans le bain, il est évident que l'on pourrait introduire
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le dit combustible dans la zone annulaire 25 oomprise entre la chicane 24 et les parois du creuset, le retour de la matière en fusion vers le fond du creuset s'effectuant par le Centre, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Il semble actuelle- ment que oette solution ne présenterait guère que des désavanta -ges sauf peut-être qu'elle permettrait d'effectuer la vaporisa- tion sous une température plus uniforme, du fait que la trans- mission de chaleur de la source à la matière en fusion se ferait en même tempe que ltabandon de chaleur de la matière en fusion au combustible.
Cet avantage parait d'ailleurs assez illusoire, quand on considère qu'avec du plomb comme matière en fusion,les variations de température du plomb, lorsque l'injection se fait par le centre du creuset, sont de l'ordre de 9 à 10 C.
On voit par ce qui précède que la variante Indiquée figure 2 est caractérisée par la combinaison des cinq éléments fonda- mentaux précités, auxquels s'ajoutent quatre particularités nouvelles tout-à-fait facultatives, qui peuvent être prises isolément ou en combinaison en nombres quelconques, à sawoir: 6 Facultativement, la distillation proprement dite peut être séparée de l'opération de réchauffage de la matière en fusion, an moyen de chicanes appropriées, ou de tout autre moyen.
Tout en n'étant nullement essentielle au procédé, cette disposition présente plusieurs avantages: Elle permet d'abord de canaliser le retour de la matière en fusion vers le fond du bain, en l'obligeant à suivre les parois chauffantes du creuset en couches minces. De cette façon, on réduit au minimum la transmission de chaleur par conduction, qui est lente, et exige* rait des différences de température nettement plus importantes entre la source de ohaleur et le combustible à traiter; et au contraire, on tire le meilleur parti de la transmission de Chaleur par convection, qui est très rapide, du fait de la circulation intense de la matière en fusion provoquée par le dégagement des bulles de vapeurs.
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De pins, la présence d'halle dans le bain dans le voisinage des parois chauffantes n'est pas recommandée car il est impossi- ble dans ce oas d'empêcher une partie plus ou moins importante de cette huile de venir en contact direct avec les parois, et de s'y vaporiser avec "cracking", en déposant une partie de son carbone; d'en encrassement progressif des parois, et ralentisse- ment correspondant du taux de transmission de chaleur.
Finalement, en enfermant le dégagement des vapeurs dans une zone relativement restreinte , on renforce la poussée ascendante des bulles de vapeurs sur la matière en fusion, et on obtient ainsi une circulation plus active, et par conséquent un taux de transmission de chaleur d'autant plus élevé.
7 Facultativement, la prise d'air du moteur 1 peut être dis- posée de façon à puiser tout ou partie de l'air comburant à la sortie même des vapeurs, de façon à. diluer ces derniè- res aussi rapidement que possible avec de l'air, ayant qu' elles aient eu le temps de se refroidir notablement.
Comme cas particulier on peut se contenter de ne puiser dans le voisinage de la sortie des vapeurs qu'une fraction rela- tivement faible de l'air comburant, et l'on peut réchauffer cette fraction avant de l'amener en contact avec les vapeurs, afin de ralentir le refroidissement de ces dernières. De môme, on peut effectuer une première dilution des vapeurs avec des gaz inertes, tels que les gaz d'échappement, et mélanger le tout plus tard avec l'air comburant..
8 . Facultativement, l'injection du combustible dans le bain peut se faire de telle faqon que ledit combustible se trouve dans le sein de la matière en fusion sous forme de très nom- breuses gouttelettes extrêmement fines.
9 Facultativement, l'évacuation des résidus non volatilisés, si ces derniers sont à l'état liquide, peut se faire par un genre de eau on une valve tournante, ou tout autre dispositif
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permettant vidange ' @ permettant la vidange des résidus, tout en assurant l'étanchéité de l'appareil par rapport à l'atmosphère.
Si les dits résidus sont totalement ou partiellement à l'état solide, on pourra les évacuer au moyen d'un dispositif quelconque permettant le balayage périodique de la surface du bain. les figures 3 et 4 indiquent, à titre d'exemple, la Première en élévation, la seconde en plan-coupe suivant la ligne brisée A-A, une seconde variante destinée plus spécialement à l'alimentation d'un moteur marin ou ferroviaire, on ayant à subir en fonc- -tionnement des oscillations ou secousses considérables. Cette variante présente également un intérêt particuler, du fait que l'appareil est destiné à utiliser comme source de chaleur les gaz d'échappement du moteur lui-même.
L'utilisation des gaz d'échappement comme source de chaleur pose deux conditions essentielles, du fait, d'une part, du faible taux de transmission de chaleur entre un fluide gazeux et une sur -face métallique; d'autre parti de la différence de température relativement faible disponible entre les gaz d'échappement et la matière à réchauffer. Ces conditions sont : 10 une Surface de Ohauffe extérieure, c'est-à-dire entre les gaz et l'extérieur des parois chauffantes, très importante Sous un volume aussi faible que possible, afin de réduire au minimum le poids de l'appareil.
11 Circulation de la matière en fusion dans les zônes de réchauffage en lames extrêmement minces, pour Profiter au maximum du faible taux de transmission de chaleur.
De plus, l'utilisation du. moteur sur un véhioule ou un navire nécessite des dispositions partioulières, pour éviter le déversement de la matière en fusion, au cours des secousses et osoillations imprimées à l'appareil.
La variante indiquée figures 3 et 4 montre une forme de
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réalisation particulière répondant aux conditions ci-dessus. Il existe évidemment de nombreuses solutions différentes, qui toutes tombent dans le cadre du présent brevet, à condition qu'elles répondent aux conditions énoncées, et présentent les oaraotéris- tiques fondamentales décrites plus haut.
Le creuset 4 a été choisi de forme tronconique, pour économi- ser la matière en fusion. Il ne sert ici que pour la vaporisation proprement dite, le réchauffage de la matière se faisant dans des échangeurs latéraux 25, disposée de façon appropriée par rapport au creuset- par exemple, radialement autour dudit creuset,, comme indiqué figure 4.
Les dits éléments réchauffeurs présentent à l'intérieur une cavité 34 formant un passage de faible épaisseur par lequel circule la matière en fusion. La surface de chauffe extérieure est constituée par un grand nombre d'ailettes longitudinales 35, venues de fonte avec les parois des réchauffeurs. Pour simpli- fier la construction de l'appareil, il semble qu'on ait intérêt à couler séparément le creuset 4 et les réchauffeurs, et à fixer ohaoun de ces derniers sur le creuset au moyen de deux boulons, en 36 et 37.
Dans ce but, le creuset devra être prévu avec un siège usiné pour chaque réohauffeur, et ce dernier aura lui-même le bord interne usiné, pour faire un joint étanohe avec son siège, Dans l'assemblage on obtiendra probablement une étanchéité suf- fisante en enduisant les surfaces en contact d'huile de lin cuite, avant de monter chaque élément. Toutefois, si ce moyen ne suffi- sait pas, on pourrait faire le serrage sur un joint metallo-plas- tique , ou de tout autre modèle .
Il est évident que les éléments réchauffeurs pourraient être constitués par des éohangeurs de formes très variées. Sans pour cela sortir du cadre du présent brevet. A titre d'exemple, ils pourraient prendre la forme d'un faisceau tubulaire de sur- face suffisante, réuni par ses deux extrémités à la surface et au fond du bain de matière en fusion, de faqon à permettre la circulation de la matière entre les deux.
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La circulation de la matière en fusion dans les éléments réchauffeurs indiques figures 3 et 4 a été indiquée par des flè- ches dans la première de ces figures. Une chicane tronoonique 24 ferme toute la partie médiane de l'ouverture des réchauffeurs, laissant ainsi en 38 un passage de sortie, et en 39 un passage de retour, pour la matière en fusion. La dite chicane 24 n'est pas indispensable, et l'on peut l'omettre en ne ménageant dans le siège de chaque réchauffeur sur la paroi du creuset qu'une ouverture en 38 pour le passage de sortie, et une en 39 pour le passage de retour.
Toutefois, la chicane 24 a certains avantages, surtout pendant la période de mise au point de l'appareil; car, étant amovible, on peut essayer des chicanes de différentes hau- teurs, laissant ainsi des passages de sortie et de retour, 38 et 39, de section différentes, et faire varier ainsi la vitesse de circulation de la matière .
Le tube 7 amène le combustible sous pression dans le fond du bain, et l'injeote en fines gouttelettes dans la matière en fusion, au moyen du pulvérisateur 23. Le creuset 4 présente une particularité, du fait qu'il doit alimenter un moteur portatif, tel qu'un moteur marin ou ferroviaire. Entre le niveau 6 du bain et la chambre de vapeurs 10, les lèvres supérieures du creuset sont repliées vers le centre,comme indiqué en 40, dans le but d'éviter des pertes de matière en fusion, lorsque cette dernière se trouve projetée contre les parois par les oscillations ou secousses de la marche .
Les résidus non-volatilisés s'accumulant à la surface du bain, puis débordent par dessus les lèvres 40 dans un canal an- nulaire 41, et se déversent par le trop-plein 13 dans la valve tournante 29, qui en assurera l'évacuation. ,
Les vapeurs accumulées dans la chambre 10 passent par la tuyère 26, et sont aspirées par l'air oomburant et amenées au moteur par la canalisation 11.
Comme ci-dessus, on peut réserva'
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une fraction relativement faible de l'air comburant pour diluer et transporter les vapeurs de l'appareil distillatoire jusqu'au moteur; et cette fraction peut être plus ou moins chauffée au préalable. on pourrait même surchauffer les vapeurs dans un éohan- geur approprié, avant de les mélanger avec l'air comburant.
L'appareil tout entier est enfermé dans un carter 42 soi- gneusement calorifugé. Les gaz d'échappement sont amenés dans le dit carter par une canalisation 43, passent verticalement de haut en bas entre les éléments réchauffeurs, baignant les ailettes 35, auxquelles ils cèdent leur chaleur, puis sont évacués par la canalisation 44.
Le collecteur d'échappement du moteur et son tuyau d'échap- pement 43 doivent naturellement être très soigneusement oalorifu- gés, pour éviter toute perte de chaleur Inutile en amont de l'appareil. On aurait même intérêt, pour réduire au stricte mini- mum le refroidissement des gaz avant leur arrivée dans l'appareil, à prévoir autour du calorifugeage du collecteur et du tuyau d'achat -.-ment, une gaine dans laquelle on fera circuler les gaz évacués par l'appareil distillatoire. En effet, à leur sortie du moteur, les gaz contiennent de 8 à 10 fois plus de chaleur qu'il n'en faut pour distiller le combustible.
Leur passage dans l'appareil ne les refroidira donc que de 75 à 100'C., et ils conserveront une température largement suffisante pour réduire de près des trois quarts la perte de ohaleur inévitable à travers le oalori- fugeage .
Cette précaution n'aurait aucun désavantage en dehors des frais relativement minimes qu'elle entraînerait, et de l'encom- brement des gaines autour de l'échappement; car les changements de direction et de vitesse des gaz d'échappement feraient une partie appréciable du travail du silencieux.
A titre d'exemple, il a été figuré en 45 un robinet auto- matique sur la tuyauterie d'alimentation 7, commandé par la
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pression dans la chambre de tapeurs 10, par l'intermédiaire d'un soufflet en accordéon 46, communiquant par un tube 47 avec la
Chambre de vapeurs 10, et actionnant de faqon quelconque le ro- binet 45.
La source de combustible peut être quelconque, telle qu'une pompe à débit constant, avec by-pass automatique pour ramener soit au réservoir, soit à l'aspiration de la pompe, l'excédent de combustible débité par la dite pompe sur la quantité consommée par le moteur; soit une pompe à débit variable commandé par un régulateur quelconque ; soit un réservoir à combustible maintenu sous pression ou en charge , etc.
]Pour l'alimentation d'un moteur fixe, on aura intérêt à construire un creuset de forme rectangulaire assez allongée,avec les éléments réohauffeurs répartis de part et d'autre du creuset, formant une section transversale semblable à celle indiquée figure
3. Cette disposition offre deux avantagea notables: d'abord, elle se prête à une surface de chauffe plus importante pour un volume donné de matière en fusion: deuxièmement, elle se prête à une fabrication en série normalisée. En effet, on peut couler une section du creuset et les deux réchauffeurs adjacents en une pièce et en assembler un nombre quelconque, comme des éléments de radia- teurs de chauffage central, pour donner une gamme de puissances considérable.
On pourrait ainsi , avec trois ou quatre types d'é- léments, servir des moteurs de toutes puissances.
Dans le cas d'un creuset rectangulaire de longueur importante par rapport à sa largeur, le combustible serait injectédans le bain, soit au moyen d'une rampe couchée dans le fond du creuset, soit par des orifices dans les parois ou le fond du creuset, soit de toute autre façon appropriée.
On aura souvent intérêt à faire subir au combustible un réchauffage préalable, avant de l'envoyer à l'appareil distilla- toire. En effet, comme il a été dit plus haut, la ohaleur latente de vaporisation des hydrocarbures est faible, et représente à
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peine le quart de la chaleur totale des vapeurs. On aura donc d'autant plus d'intérêt à communiquer au combustible un premier apport de chaleur sensible que le,combustible brut aura moins de produits légers. Il faudra, naturellement, éviter le risque de vaporiser une partie du combustible dans la tuyauterie d'ali- mentation, on dans le réchauffeur d'alimentation. Il est probable qu'on pourra ainsi ajouter de 25 à 40% à la capacité d'un appa- reil donne .
On voit par ce qui précède qu'en plus des cinq caractéris- tiques fondamentales combinées énumérées plus haut, la variante indiquée figures 3 et 4 présente en outre les partioularités facultatives suivantes, qui peuvent être prises isolément ou en combinaison en nombres quelconques : 12 Facultativement, la vaporisation du combustible peut s'ef- factuer dans le creuset proprement dit, et le réchauffage de la matière en fusion dans un nombre quelconque approprié d'échangeurs isolés, communiquant avec le creuset au moins par leurs parties supérieure et inférieure, de façon à per- mettre la circulation de la matière en fusion entre le creu- set et les dits échangeurs.
Les dits échangeurs peuvent prendre des formes que loon- ques très variées, et. condition de satisfaire aux conditions
10 et 11. A titra d'exemple , ils peuvent être délimités par deux surfaces chauffantes sensiblement parallèles, et porter des ailettes sur leurs surfaces extérieures. De même , ils peuvent être constitués par des faisceaux tubulaires de forme et dimensions quelconques; ou par toute autre construction obligeant la matière en fusion à circuler soit en lames minces soit en filets de faible section, de façon à faciliter son réchauffage.
13 Facultativement, lorsque l'appareil est destiné à alimenter un moteur portatif, tel qu'un moteur marin ou ferroviaire, ' le rebord supérieur du creuset peut être établi de toute
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façon susceptible, au cours des secousses et perturbations dues à la marche du véhicule ou du navire, de rejeter tou- jours la matière en fusion vers le centre du creuset, et d'éviter ainsi les pertes de la dite matière .
14 - Facultativement, l'appareil pourra être constitué par l'as- semblage de sections normalisées interchangeables, pour s'adapter à des moteurs de puissanoes très différentes.
15 - Facultativement, les collecteurs et tuyaux d'échappement du moteur pourront être calorifuges, et ensuite enfermés dans des gaines parcourues par les gaz d'échappement après leur emploi dans l'appareil distillatoire, dans le but de réduire au minimum la perte inévitable de ohaleur à travers le oalo- rifugeage. De même , on pourra dériver une partie des gaz à leur sortie du moteur, et les admettre ainsi dans les dites gaines.
16 - Facultativement, la distillation du combustible par le pro- cédé faisant l'objet du présent brevet pourra être combinée avec un réchauffage préalable du dit combustible, afin d'aug -monter le débit de l'appareil, ou d'en réduire l'encombre- ment.
17 - Le réglage de l'alimentation en combustible suivant les be- soins du moteur peut se faire de toute façon appropriée au service particulier demandé au moteur.
18 - La source de combustible peut être quelconque.
Dans l'application pratique du procédé faisant l'objet du présent brevet, dans les appareils décrits ci-dessus, il convient de prévoir certaines précautions qui s'avéreront après des essais de longue durée nécessaires ou inutiles. Parmi oelles-oi, oelle qui se présente d'ores et déjà comme essentielle est de ne pas admettre de combustible dans le fond du bain avant que la totalité de la matière constituant le dit bain ne soit à l'état liquide. En effet, à la mise en marche , la surface du bain se liquéfiera vrai,
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semblablement en dernier; et, si l'on admet du combustible dans le fond, alors qu'il reste encore en surface une épaisseur appréciable de matière solide , on risquerait de produire l'explosion de l'appa- reil.
Il suffit, pour éviter ce risque , (le verrouiller, par un moyen queloonque , pneumatique, mécanique ou électrique ou autre, le robinet de commande de l'alimentation avec une pièce trempant dans le bain et munie d'aspérités l'empêchant de se déplacer tant que la matière reste solide . Les dispositifs permettant de réaliser ce résultat sont d'une très grande variété. Il n'en sera décrit plus bas qu'un seul, réalisant simultanément ce ver- rouillage et trois antres buts qui vont être décrits.
On aura probablement presque toujours intérêt, surtout si le moteur à alimenter est soumis à un régime de marche très variable, à éviter de réchauffer le combustible dans la section du tube 7 plongeant dans le bain, afin d'éviter la formation éventuelle de dépôts de carbone dans le dit tube , dépôts qui risqueraient, en se détachant, d'obstruer les orifices du pulvé- risateur 23. Dans ce but, il est recommandé d'isoler cette section du tube 7 au moyen d'un calorifugeage approprié, ou d'une double paroi, ou des deux. On pourra donc faire passer le tube 7 à l'in- térieur d'un tube de diamètre supérieur, et , facultativement, garnir l'espace entre les deux tubes d'amiante ou autre calorifuge.
De même, il semble actuellement que l'on puisse avoir intérêt à éviter de laisser les orifices d'injection du combustible en oon- tact direct avec la matière en fusion, pendant les périodes d'arrêt de l'alimentation. En effet, on pourrait craindre, d'une part,que la matière en fusionne provoque la dépolymérisation d'une partie da combustible demeurant dans l'organe pulvérisateur 23, avec dé- position de oarbone dans les orifices eux-mêmes, qui risqueraient d'en être obstrués; d'autre part, que la matière en fusion ne pénètre par les dits orifices dans le Pulvérisateur 23, pour s'y figer, et que le combustible froid que l'on y admettrait par la
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suite ne rende très difficile l'excision de la dite matière .
Finalement;il est possible qu'au coure d'une longue marche continue du moteur;. il se forme aux alentours de chaque orifice d'injection un dépôt assez dûr de carbone, qui devrait être arraché périodiquement, sous peine de voir les orifices d'injection s'ob- struer.
Chacun des quatre inconvénients décrits ci-dessus pourrait être oorrigé séparément, par un dispositif spécial approprié à chacun d'eux, dispositif qui pourrait prendre des formes très différentes. Toutefois, il a été figuré dans la figure 5 un dis- positif simple qui permet de corriger simultanément tous les quatre .
La partie du tube d'alimentation 7 pénétrant dans l'appareil a été entièrement enfermé dans un tube 48 qui coulisse dans un presse-étoupe 49 fixé dans le couvercle 5 de l'appareil distilla- toire. L'espace entre les deux tubes peut, facultativement, être garni de calorifuge .
D'autre part, le diamètre intérieur du tube 48 est alésé, de façon à coulisser exactement sur la surface extérieure du pulvérisateur 23. Des lumières 50 sont taillées dans la paroi du tube 48, de façon que, lorsque ce dernier coulisse longitudinale- ment sur la surface du pulvérisateur 23 , il masque ou démasque chacun des orifices 51 d'injection du combustible. Une vis 52, fixée dans la paroi du pulvérisateur 23 , et coulissant dans une rainure 53 de longueur appropriée , taillée dans la paroi du tube 48, empêchera tout écart du mouvement rigoureusement longitudinal du tube 48 essentiel à l'exécution de sa mission; et du même coup, fixera les limites supérieure et inférieure de la course du tube 48.
On voit qu'en coulissant sur le pulvérisateur 23, le tube 48 couvre et découvre les orifices 51 d'injection de combustible,et qu'en ce faisant, il enlèvera automatiquement toute accumulation de carbone adhérent aux alentours de chaque orifice .
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Le mécanisme de commande du mouvement du tube 48 est place en dehore de l'appareil distillatoire, dans une botte cylindrique ou capsule 54, formant commodément corps avec le presse-étoupe 49, et fixés.par ce dernier sur le couvercle 5 de l'appareil distilla- toire . La capsule 54 est fermée par un couvercle taraudé 55.
Une clavette 56, ou mieux une paire de clavettes placées de part et d'autre du tube 7, traverse les parois du tube 40 les extrémités des dites clavettes dépassant suffisamment pour engager le mécanisme de commande . Dans ce but, les dites extré- mités des clavettes 56 sont prises entre un disque inférieur 57, subissant la poussée verticale de bas en haut d'un ressort 58, et l'armature inférieure 59 d'un soufflet en accordéon double 60, qui entoure le tube 48.
L'intérieur du soufflet 60 communique avec l'intérieur du tube d'alimentation de combustible 7, grâce à une coupure 61 dans ce dernier réalisée au moyen d'un raccord spécial 62, lequel raccord est lui-même vissé dans l'armature supérieure 63 du souf- flet accordéon 60.
Pour mettre la cavité 61 en communication avec l'intérieur du soufflet 60, le raccord. 62 est percé d'une ceinture de petits orifices 64, tandis que l'armature 63 du soufflet 60 est elle-même percée d'un ou deux orifices 65, de diamètre supérieur à l'espace -ment plus le diamètre des orifices 64 , de façon queles dits orifices 65 soient toujours en face d'au moins un orifice 64, On est ainsi certain que le soufflet 60 communiquera toujours avec l'intérieur de la canalisation 7, et subira toujours la même pression que le combustible à son arrivée dans l'appareil distil- latoire .
Lorsque le robinet du combustible est ouvert, la pression d'alimentation fait dilater le soufflet 60 , qui refoule le res- sort 58, et force le tube 48 à prendre sa position inférieure, démasquant les orifices d'injection 51. Au contraire, lorsque l'alimentation est coupée , la pression tombe dans le soufflet 60 qui se vide partiellement sous la poussée du ressort 58. Le tube
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.V'Oi.JQi.J.
48 est alors repoussé ear le ressort 58 dans sa position supérieure masquant tous les orifices d'injection.
Il est à remarquer que Cette fermeture des orifioes d'injeo- tion Se fait alors que le combustible continue à paSser sous pression et à grande vitesse à travers les dits or.1f:LOea, puisque 0"est par Ces dernÏetj3 que Se vide le soufflet 60. Il est dono impossible que les orifices d'injeotion Puissent s'Obstruer pen- dant cette période transitoire , On voit que l'appareil déorit remplit trois des quatre con- ditions énonoées plus haut. le tube 48 isole très effioagement le tube 7 de la ohaleur du bain. Il nettoie les dépôts qui ont pu se former autour des orifices d'injeotion 51, et protège ces der- niers de toute oommunipation direote avec le bain, lorsque a'ali- mentation est Coupée .
La protection contre une mise en Service prématurée,avant que le bain ne soit entièrement liquéfié, se réalise très simplement, en rapportant sur la surface extérieure du tube 48, à des intervalles appropriés, des oolliers 66, qui se trouveront engagés dans la matière dès qu'elle se solidifiera, et empêcheront ainsi tout mouvement du tube 48 avant que la dite matière ne se soit liquéfiée.
Pour faciliter l'assemblage et le démontage de l'appareil de sécurité, le couvercle 55 de la capsule 54 est prévu avec un taraudage d'une longueur considérable. Le mouvement descendant du couvercle 55, lorsqu'on le visse, est transmis par une virole cylindrique 67 directement au disque 57, et met ainsi progressivement en compression le ressort 58.
Le dispositif combiné de sécuriyté, protection et nettoyage a été tudié et décrit minutieusement ci-dessus, pour montrez la facilité de sa réalisation pratique, et prouver ainsi que la valeur pratique du prooédé faisant l'objet du présent brevet ne doit être en rien amoindrie par la crainte que les inconvénients signa -lés pourraient, en pratique, s'avérer insurmontables. En réalité,
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ces inconvénients auraient pu avoir une importance Capitale , si le remède à chacun d'eux n'avait étési simple .
Il est évident que le dit dispositif de sécurité, protection et nettoyage aurait pu. être réalisé de nombreuses façons diffé- rentes, sans sortir du cadre de l'invention. A titre d'exemple,au lieu d'effectuer le nettoyage et la fermeture des orifices d'injec- tion de combustible au moyen d'un tube qui les recouvre quand l'a- limentation est coupée , cette double opération pourrait fort bien se faire au moyen d'aiguilles, qui, au repos, seraient engagées à fond dans chaque orifice , sous la poussée sensiblement constante d'un organe approprié , tel qu'un ressort: et qui seraient reti- rées de cette position , dès l'ouverture de l'alimentation, par un mécanisme commandé , de façon queloonque , par la pression d'arrivée du combustible .
Cette solution présenterait de sérieux avantages lorsque l'injection du combustible doit se faire à travers le fond ou les parois du creuset. Le méoanisme de commande de chaque aiguille , comprenant l'organe actionné par la pression, et le ressort de re- tour, pourrait être assemblé en un ensemble compact et amovible facile à retirer et à inspecter, et de fonctionnement sur et auto- matique. Ledit mécanisme comprendrait naturellement, l'orifice d'injection lui-même , et pourrait être fixé dans la paroi du créa -set comme une bougie d'allumage ou une aiguille d'injection pour diesel, l'arrivée du combustible à l'aiguille se faisant de façon quelconque appropriée.
L'organe commandé par la pression d'alimentation pourrait être un soufflet accordéon, comme 60, figure 5 ; soit Un simple diaphragme anéroïde fixé sur une capsule communiquant avec l'arri- vée de combustible; soit un piston ou membrane dans un cylindre, soit tout autre organe équivalent.
Dans le cas de l'injection du combustible par le fond du creuset, le dispositif de sécurité contre une mise en service avant la liquéfaction totale du bain devrait être prévu séparément
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A titre d'exemple , il pourraitconsister en une pièce trempant dans le bain, et reliée avec le robinet de l'alimentation d'une façon quelconque empêchant tout mouvement du robinet, sans mouvement correspondant de la pièce trempant dans le bain, Par exemple, un pignon sur la tige du robinet, et un rochet ou autre pignon sur la pièce d'arrêt, ou toute autre combinaison de moyens mécaniques pneumatique , électrique) ou autre), remplissant les conditions re- quises.
On voit par ce qui précède 1 - Que le dispositif de protection contre une mise en marche prématurée consiste essentiellement en un verrouillage quel- conque du robinet d'alimentation au moyen d'une pièce trem- pant dans lebain, et munie d'aspérités assurant son immo- bilisation lorsque la matière du bain est encore à l'état solide.
2 - Que le dispositif automatique de nettoyage et de fermeture des orifices d'injection de combustible ,à l'arrêt de l'alimenta- tion, consiste essentiellement en une combinaison d'un organe obturateur quelconque, commandé différentiellement par un organe produisant une force appropriée pour la fermeture du dit obturateur, et par un deuxième organe , opposé au premier, commandé par la pression d'arrivée du combustible, et produi- sant une force appropriée à l'ouverture dudit obturateur.
3 - Que les dits dispositifs peuvent être placés convenablement en un point quelconque , soit à l'intérieur, soit à l'extérieur de l'appareil.
4 - Que les deux dispositifs peuvent quelquefois être combinés en un seul, et servir également à oalorifuger le tube d'alimenta- tion 7 pendant sa traversée du bain.
Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la forme , la construction et la conception des appa- reils décrits dans le présent brevet, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Par exemple, dans les figures 3 et 4on aurait pu facilement donner au creuset une forme extérieure cylin- drique, et réaliser l'économie de matière en fusion recherchée en
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évidant l'intérieur du cylindre suivant une forme sensiblement tronconique remontant presque jusqu'à la surface du bain.
Cette disposition attrait l'avantage de simplifier un peu la forme des éléments réchauffeurs, et surtout, de permettre l'évacua- tion des résidus par un trop-plein central, logé dans l'évidement tronconique ci-dessus décrit, Par contre , il se peut que l'on soit obligé d'injecter le combustible à travers le fond ou une paroi quelconque du creuset. Ceci n'aurait d'ailleurs rien de difficile.
Il convient, pour clôturer le présent brevet, de donner quel- ques indications sur la mise en marche d'un moteur alimenté suivant: le procédé en question. Dans le cas d'un appareil distillatoire chauffé par une source de ohaleur indépendante du moteur, la ques- tion est très simple. On allume le réchaud, et on attend que la matière soit fondue, pour mettre le moteur en marche .
Dans le cas du moteur chauffant lui-même son appareil, au moyen de ses gaz d'échappement, plusieurs solutions se présentent: 1 - L'alimentation double, essence au départ, huile lourde après réchauffage suffisant. on met en marche à froid sur l'essence, dans un carburateur ordinaire . Dans le cas d'un moteur d'envi- ron 5000.V.., 10 à 12 minutes seront vraisemblablement plus que suffisantes pour passer à l'huile lourde . La matière dans les réchauffeurs 25 fera complètement liquide en 2 minutée, au plus; mais la conduction depuis les parois du creuset jusqu'au centre de ce dernier sera plus lente .
2 Appareil distillatoire auxiliaire: Si la double alimentation est considérée indésirable , on aura recours à un appareil distilla- toire auxiliaire , qui peut être chauffé au gaz, à l'électricité ou de toute autre façon. Le service extrêmement court et intermit -te;nt de cet appareil permettrait l'emploi de méthodes qui serai- ent inadmissibles en service prolongé. A titre d'exemple, l'em- ploi d'une simple tôle , de dimensions suffisantes, chauffée au rouge par le gaz ou l'électricité , et sur laquelle on laisse tomber goutte à goutte l'huile lourde , en filets assez nombreux
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pour donner le débit voulu, fournirait des vapeurs aussi bonnes que celles de l'appareil continu.
Il est évident que l'efficacité de l'appareil auxiliaire serait de courte durée , et que 1'encras- sement le mettrait vite hors service. Mais il est absolument car- tain qu'il peut être étudié pour durer 10 minutes. Son nettoyage pour la prochaine mise en marche serait parfaitement simple: un petit coupe à la "paille de fer" y suffirait largement. Le prinoi- pal serait donc d'étudier l'appareil auxiliaire de faqon à être rapidement démontable , de faqon à permettre la mise à jour de la surface distillatoire.
Résumé.
1 . Un procédé d'alimentation des moteurs à combustion interne avec des huiles lourdes, essentiellement caractérisé par la oom- binaison de trois opérations conjuguées : a) la vaporisation du combustible , avec ou sans "oraoking" par barbotage à travers un bain d'une matière quelconque,maintenue en fusion et à une température appropriée par une source de cha- leur quelconque ; b) le transport du combustible jusqu'à l'aspiration du moteur sous la forme soit de vapeurs, soit d'un brouillard en suspension dans un gaz, soit d'un mélange de vapeurs et de brouillard; o) l'évacuation, soit continue , soit intermittente des rési- dus non-volatilisés.
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"Method and Apparatus for supplying internal combustion engines with heavy oils"
The invention which is the subject of the present patent consists of a process and devices for its implementation, making it possible to supply internal combustion engines, and more specifically internal combustion engines, with liquid fuels of all kinds. and qualities, such as heavy mineral and vegetable oils, whatever their density or content of incombustible residues, alcohol, and even certain solid fuels at ordinary temperatures, which it allows to liquefy and vaporize, before introducing them in the cylinders of the engine.
The process in question differs essentially from the many processes already invented to make heavy oils assimilable.
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by internal combustion engines, in that the said processes require all the use of a fuel previously stripped by distillation of its incombustible residues, such as, for example, kerosene, gas oil, or oils to diesel; while the process which is the subject of the present patent makes it possible to use crude fuels containing incombustible residues in any proportions, such as natural oils, as they come out of wells, or heavy distillation residues, such as fuel oils ; This is because, in this process, only the fuel fractions are sent to the engine, removing the residues.
The process in question, and the devices for its implementation are applicable, at least in theory, to all internal combustion engines. However, at present, their best field of application appears to be clearly restricted to supplying medium and large power internal combustion engines, such as stationary, marine or railway engines, and perhaps engines of large tractors and aircraft. .
The result is that this process has a dual purpose: 1 - to allow the internal combustion engine to compete with diesel, on which it already has the advantage of a lower purchase price, by allowing it to use significantly less fuels. expensive than those required by diesel; 2 - Ennoble residual liquid fuels such as fuel oil, which currently encumber the fuel market, and thus end the competition between fuel oil and coal, which so disastrously depreciates the prices of the latter.
The process which is the subject of the present patent is essentially characterized by the combination of three basic combined operations: 1 The vaporization of the fuel, with or without "cracking" by bubbling through a bath of any suitable substance, maintained molten and at a suitable temperature by any heat source.
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2 - The transport of the fuel to the engine intake, in the form of either vapors or a mist of fines
Particle, liquids suspended in a gas, resulting from the cooling of a mixture of vapors and gases; or again of a mixture of vapors and “mist”, as defined above; 3 - The evacuation, either continuous or intermittent, of non-volatilized residues floating on the surface of the bath, by any suitable means.
To these main features will be added later
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more or less optional secondary characters.
There are a considerable number of products which can be used to constitute the liquid bath, provided that their melting point is not too high, nor their point of vaporization or decomposition too low, and that they deteriorate little or not at all. all in contact with the fuels to be treated.
By way of example, we can set around 30,000 the maximum for the melting point, and around 700 the minimum for the point of vaporization or decomposition of these products. Any product fulfilling the conditions listed can be used to constitute the molten bath, whether it is a metal or metal alloy, or a metalloid, or any compound, such as a metal salt. Or other .
For example, a bath of molten lead or of a more fusible alloy based on lead and tin with or without other metals such as bismuth, gives excellent results. Likewise, certain salts, such as those which are used in metallurgy for precise heat treatments, especially in the metallurgy of light aluminum-based alloys, could be used to constitute the molten bath.
Certain salts having a more or less pronounced catalytic action, tending to cause the depolymerization of heavy hydroarbons could be particularly interesting, for example.
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provided that their physical and chemical properties meet the general conditions set out above.
In some cases it may be advantageous to use a mixed bath, such as a metal in the bottom, with a bath of salt or some other surface material, to achieve more complete decomposition of the fuel. Likewise, it may be advantageous to inject with the fuel certain products capable either of facilitating or correcting its combustion - for example, anti-knock agents - or of increasing the hydrogen content of the vapors. For example, injecting an emulsion of petroleum and hydrogen, or any fuel with any gaseous fuel, would certainly give excellent combustion.
Likewise, the injection of a hydrocarbon emulsion with a hydrogen compound, such as water, under conditions favoring the decomposition of said compound and the evolution of hydrogen, could have effects. most interesting results.
The heat required to keep the bath molten and at the desired temperature can come from any source. By way of example, a charcoal, coke, gas or electric stove or any other source of heat could be used.
However, if the temperature is high enough, the exhaust gases from the engine: itself constitute a particularly economical source of heat, since their use makes it possible to return to the engine an appreciable fraction of the heat lost in the engine. 'exhaust. Care will be taken, in this case, to provide a large contact surface between the device and the heating gases, due to the very low transmission rate between a gas and a metal surface.
The introduction of the fuel to be treated into the molten bath can be carried out in any way, provided that the first contact between the fuel and the bath takes place towards the bottom of the latter. It is obvious that the fuel will have to be
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discharged into the bath under sufficient pressure, and preferably through orifices of small cross-section, so as to form a large number of small-diameter droplets in the bath, in order to present the bath with as large a contact surface as possible .
Transporting the volatilized fuel to the engine suction requires certain precautions to minimize the inconvenience caused by condensation. Indeed, the latent vaporization heat of petroleum derivatives is of the order of 70 calories per kilogram, and the loss of a given quantity of heat would cause the condensation of nearly eight times more oil than water. It is therefore appropriate either to reduce the heat losses by thermal insulation or heating of the pipes, or to make these losses relatively harmless, by causing the vapors to condense in the form of a mist in suspension in a gas.
In the first case, the vapors will be conducted in a suitably heat-insulated tube, or even in a double-walled tube, reheated by circulating hot gas. In the second case, we dilute. vapors as quickly as possible with air or any gas, cold or hot. Once the said vapors have been intimately mixed with the gas, any loss of heat will result in the precipitation of the combustible vapors in the form of an extremely fine mist, which will have virtually no tendency to settle in the gases. pipes, and which, moreover, will be very easy to ignite in the engine.
The dosage of the mixture of fuel and oomburant in order to regulate the power delivered by the engine, differs from the methods employed with liquid fuels only by details of execution. The energy available in the displacement can be varied by three methods: 1 By varying the quality of the mixture, while keeping the weight of the displacement constant; 2 By varying the weight of the displacement, while maintaining its quality constant; 3 By varying, simultaneously or
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consecutively, the quality and the weight of the displacement.
In the first method, the volume of fuel mixture sucked in by the engine is kept constant, but the amount of fuel in this mixture is varied by any suitable means.
In the second method, the weight of the displacement is varied by throttling more or. minus the engine suction port.
In the third method, the two previous methods are combined by using them either simultaneously or consecutively.
Currently, the second method, universally used in automotive technology, seems much easier to perform than the others. However, it seems that, in adjusting the high-power motors to which the process in question is adapted, it would be advantageous to use the third method, and to vary the power while playing as long as possible on the quality, so to support the thermal efficiency of the motor, and only adjust the quantity to perfect the adjustment beyond that. limits accessible by the first method.
The evacuation of non-volatilized residues which accumulate on the surface of the bath can be effected by any means, all of which fall within the scope of the present patent. For example, in most cases these residues will be sufficiently fluid to be able to be removed by gravity. It will suffice for this to provide a discharge orifice, or "overflow", at a suitable height above the surface of the bath. When the residue reaches the level of the overflow, it will flow out and be collected in some way.
It is obvious that the evacuation tube of the said residues will have to include an etanoheity device of any shape, such as an airlock, a siphon, etc., in order to keep the interior of the vapor chamber isolated from the outside air while emptying the residue.
In some cases, for example when the fuel is vaporized at a high enough temperature, gold
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dre of 600 C., or when the vaporization is accompanied by depolymerization of heavy products, on a large scale most of the residues will be solid. In this case, it will be advisable to provide a means of periodic sweeping of the surface of the bath, to remove said residues. The sweeping operation can be done mechanically, pneumatically, or in any other suitable manner.
The apparatus which is the subject of the present patent, and intended for carrying out the method described above, is shown schematically, in its most elementary form, and only by way of example, in FIG. 1. Figure 2 shows a more improved embodiment of said apparatus, especially as regards the transmission of heat, the transport of vapors to the engine, and the evacuation of residues. Figures 3 and 4 show a third embodiment for the use of engine exhaust gases as a heat source.
In the elementary form shown diagrammatically in FIG. 1, the motor 1 is supposed to have its suction port in 2. Distillation apparatus 3 consists, by way of example, of a metal container, or crucible 4, closed by a lid 5 plug- lonné to the body of the crucible, so as to be waterproof. The crucible 4 'is filled with a suitable molten substance, such as lead, up to level 6.' A tube 7, coming from a source of pressurized fuel, shown, by way of example, by a fuel pump 8, which can be actuated by the motor itself, or in any other way, passes through the cover 5 and plunges to the bottom of the bath, at 9.
The pumped fuel rises through the molten bath in droplet form, vaporizes during this journey, and the vapors collect in the vapor chamber 10 above the bath. From the chamber 10, the tube 11 leads the said vapors to the suction 2 of the engine 1.
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On the other hand, the non-volatilized residues accumulate on the surface of the bath up to level 12, and flow through the "overflow" discharge tube 13, into a container 14 forming a water seal.
By way of example, the source of heat necessary to maintain the material constituting the molten bath and at the temperature desired to volatilize the fuel is represented here by a gas burner 15. Any other heat source could have been used here. be employed. Optionally, the burner 15 could also be fed with fuel vapors produced in the apparatus itself. To this end, it has been indicated at 16 a tube derived from the tube 11 conveying the vapors to the engine.
A tap 17 makes it possible to increase the pressure of the vapors in the chamber 10, so that by opening the tap 18 and closing the tap 19, the burner 15 will no longer be supplied with any fuel vapors coming from the device him.
-even .
It can be seen from the foregoing that the apparatus forming the subject of the present patent, and intended for supplying internal combustion engines with heavy fuels, consists essentially of a combination of five fundamental elements: 1 a receptacle or container any, containing molten material; 2 any heat source applied to said container, with the aim of maintaining the molten material at a temperature suitable for vaporization or decomposition of the fuel, 3 any means allowing fuel to be introduced under pressure into the bosom of the bath in fusion; 4, any means making it possible to extract the vapors from the distillation apparatus, and to lead them to the suction of the engine;
5 any means for discharging the non-volatilized residue from the inside to the outside of the still.
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In the variant indicates figure 2, the source of ohaleur, indicated by way of example, is a coke stove 15, with natural draft, with air intake at 20, exhaust at the chimney at 21, and supply door. in ooke in 22.
The distillation apparatus itself constitutes a kind of Field tube, although it functions in reverse of the Steam boiler of that name. The aim is to channel the circulation of the molten material, so as to ensure its rapid heating, and thus to increase the flow rate of the apparatus.
The crucible 4 is shown, by way of example, as a cylindrical steel sleeve. It could obviously take any other appropriate form. The fuel supplied by the pipe 7 is injected into the bath by means of a spray member 23, the periphery of which is pierced with very low-density orifices in order to force the fuel to also divide into droplets. as fine as possible, thus ensuring their rapid vaporization.
A tubular baffle 24 confines in the central part of the crucible both the release of vapor bubbles and the upward movement of the molten material entrained by said bubbles; while the return of the molten material to the bottom of the crucible, after separation of the vapors, takes place through an annular section 25 along the outer walls of the crucible, which are strongly heated by the coke. The vapors collect in the chamber 10, closed by the sealed cover 5, and escape through a short tubing 26 corresponding to the nozzle in a gasoline carburetor. As in a carburetor, the pipe 26 is capped by a nozzle 27 forming a venturi, placed at the end of the pipe 11 intended to oondue the vapors to the engine suction.
In this way, the vapors are quickly diluted in the combustion air of the engine, and can only condense in the form of a mist of extremely fine liquid droplets.
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As in the previous case, the non-volatilized residues accumulate on the surface of the bath, and flow through tube 13.
It has been shown, by way of example, an evacuation mode making it possible to drain the residues while maintaining the seal between the vapor chamber 10 and the atmosphere. The tube 13 is connected to a sealed rotary valve 28, consisting of a fixed horizontal drum 29 having only two orifices for the arrival and evacuation of the residues. In the interior of the fixed drum 29 there is a movable drum 30, arranged so as to be able to rotate about its axis, and comprising at 31 and 32 orifices which will serve alternately for the admission and evacuation of the residues. Optionally, the movable drum 30 can be divided into two compartments by a partition 33, so that one of the two compartments empties while the other fills.
The drum is periodically rotated by half a turn, either by hand or by means of any mechanism, Maltese cross or other, and the residues which have accumulated there are evacuated, without there being any there was a possibility of vapor leaking outside, or of entering of air into room 10.
It is obvious that many modifications can be made in the construction or the details of execution of the apparatus, without going beyond the scope of the present patent.
Of course, the heat source could be anything other than a coke stove. For example, an electric stove would lend itself perfectly to heating the crucible as it has been shown in this variant. Said electric stove could be of the resistance type or of the induction type. Likewise, the rotary valve for the evacuation of the residues could take a wide variety of forms, and would fall within the scope of the invention if it continued to seal the vapor chamber during the emptying of the residues.
Likewise, with regard to the method of injecting fuel into the bath, it is obvious that one could introduce
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the said fuel in the annular zone 25 oomprise between the baffle 24 and the walls of the crucible, the return of the molten material towards the bottom of the crucible taking place through the center, without thereby departing from the scope of the invention. At present it seems that this solution would present little more than disadvantages except perhaps that it would allow the vaporization to be carried out under a more uniform temperature, since the transfer of heat from the source to the the molten material would occur at the same time as the release of heat from the molten material to the fuel.
This advantage seems quite illusory, moreover, when one considers that with lead as a molten material, the temperature variations of the lead, when the injection is made through the center of the crucible, are of the order of 9 to 10 vs.
It can be seen from the foregoing that the variant Indicated in figure 2 is characterized by the combination of the five aforementioned fundamental elements, to which are added four completely optional new peculiarities, which can be taken individually or in combination in any number. , sawoir: 6 Optionally, the actual distillation may be separated from the operation of reheating the molten material, by means of suitable baffles, or by any other means.
While not being essential to the process, this arrangement has several advantages: It first of all makes it possible to channel the return of the molten material to the bottom of the bath, by forcing it to follow the heating walls of the crucible in thin layers . In this way, the transmission of heat by conduction, which is slow, and would require much larger temperature differences between the heat source and the fuel to be treated, is minimized; and on the contrary, the best advantage is taken of the transmission of heat by convection, which is very rapid, due to the intense circulation of the molten material caused by the release of vapor bubbles.
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For pine trees, the presence of halle in the bath in the vicinity of the heating walls is not recommended because it is impossible in this case to prevent a more or less important part of this oil from coming into direct contact with the heating elements. walls, and to vaporize there with "cracking", by depositing a part of its carbon; progressive clogging of the walls, and corresponding slowing down of the heat transmission rate.
Finally, by enclosing the release of vapors in a relatively small area, the upward thrust of the vapor bubbles on the molten material is reinforced, and a more active circulation is thus obtained, and consequently a rate of heat transmission of the same amount. higher.
7 Optionally, the air intake of the engine 1 can be arranged so as to draw all or part of the combustion air at the actual outlet of the vapors, so as to. dilute the latter as rapidly as possible with air, allowing them to have had time to cool considerably.
As a special case, it is possible to be satisfied with drawing only a relatively small fraction of the combustion air from the vicinity of the vapor outlet, and this fraction can be reheated before bringing it into contact with the vapors. , in order to slow down the cooling of the latter. Likewise, one can carry out a first dilution of the vapors with inert gases, such as exhaust gases, and mix the whole later with the combustion air.
8. Optionally, the fuel may be injected into the bath in such a way that said fuel is found within the molten material in the form of very many extremely fine droplets.
9 Optionally, the evacuation of non-volatilized residues, if they are in the liquid state, can be done by a type of water or a rotary valve, or any other device
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allowing emptying '@ allowing emptying of residues, while ensuring the airtightness of the device against the atmosphere.
If said residues are totally or partially in the solid state, they can be removed by means of any device allowing periodic sweeping of the surface of the bath. Figures 3 and 4 show, by way of example, the First in elevation, the second in sectional view along the broken line AA, a second variant intended more specifically for supplying a marine or railway engine, having to undergo considerable oscillations or jolts in operation. This variant is also of particular interest, owing to the fact that the device is intended to use the exhaust gases of the engine itself as a source of heat.
The use of exhaust gases as a heat source poses two essential conditions, due, on the one hand, to the low rate of heat transmission between a gaseous fluid and a metallic surface; on the other hand, the relatively low temperature difference available between the exhaust gases and the material to be heated. These conditions are: 10 an external heating surface, that is to say between the gases and the outside of the heating walls, very large Under a volume as small as possible, in order to reduce the weight of the appliance to a minimum. .
11 Circulation of the molten material in the heating zones in extremely thin blades, to take full advantage of the low heat transfer rate.
In addition, the use of. engine on a vehicle or a ship requires partial arrangements to prevent the spillage of the molten material during the jolts and vibrations imparted to the device.
The variant shown in Figures 3 and 4 shows a form of
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particular realization meeting the above conditions. There are of course many different solutions, all of which fall within the scope of the present patent, provided they meet the stated conditions, and exhibit the fundamental characteristics described above.
The crucible 4 was chosen to be frustoconical in order to save the molten material. It is only used here for the actual vaporization, the material being heated in side exchangers 25, arranged appropriately with respect to the crucible - for example, radially around said crucible, as indicated in FIG. 4.
Said heating elements have inside a cavity 34 forming a thin passage through which the molten material circulates. The external heating surface consists of a large number of longitudinal fins 35, made of cast iron with the walls of the heaters. To simplify the construction of the apparatus, it seems that it is advantageous to cast crucible 4 and the heaters separately, and to fix ohaoun of the latter on the crucible by means of two bolts, at 36 and 37.
For this purpose, the crucible must be provided with a seat machined for each reheater, and the latter itself will have the internal edge machined, to make a watertight seal with its seat, In the assembly we will probably obtain a sufficient seal by coating the surfaces in contact with cooked linseed oil, before assembling each element. However, if this means is not sufficient, we could tighten it on a metal-plastic joint, or any other model.
It is obvious that the heating elements could consist of exchangers of very varied shapes. Without departing from the scope of this patent. By way of example, they could take the form of a tubular bundle of sufficient area, joined by its two ends to the surface and to the bottom of the bath of molten material, so as to allow the circulation of the material between. both.
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The flow of molten material through the heating elements shown in Figures 3 and 4 has been indicated by arrows in the first of these figures. A truncated baffle 24 closes the entire middle part of the opening of the heaters, thus leaving at 38 an outlet passage, and at 39 a return passage, for the molten material. Said baffle 24 is not essential, and it can be omitted by leaving in the seat of each heater on the wall of the crucible only an opening at 38 for the outlet passage, and one at 39 for the return passage.
However, the baffle 24 has certain advantages, especially during the period of debugging the apparatus; because, being removable, we can try baffles of different heights, thus leaving exit and return passages, 38 and 39, of different cross-section, and thus vary the speed of circulation of the material.
The tube 7 brings the fuel under pressure to the bottom of the bath, and injects it in fine droplets into the molten material, by means of the sprayer 23. The crucible 4 has a particular feature, because it must supply a portable motor. , such as a marine or rail engine. Between level 6 of the bath and the vapor chamber 10, the upper lips of the crucible are bent towards the center, as indicated at 40, in order to avoid losses of molten material, when the latter is thrown against the walls by the oscillations or jolts of walking.
The non-volatilized residues accumulating on the surface of the bath, then overflow over the lips 40 into an annular channel 41, and flow through the overflow 13 into the rotating valve 29, which will ensure its evacuation. . ,
The vapors accumulated in the chamber 10 pass through the nozzle 26, and are sucked in by the oomburant air and brought to the engine through the pipe 11.
As above, we can reserve
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a relatively small fraction of the combustion air to dilute and transport the vapors from the still to the engine; and this fraction can be more or less heated beforehand. the vapors could even be superheated in a suitable exchanger, before mixing them with the combustion air.
The entire apparatus is enclosed in a carefully insulated casing 42. The exhaust gases are brought into said casing via a pipe 43, pass vertically from top to bottom between the heating elements, bathing the fins 35, to which they give up their heat, then are discharged through the pipe 44.
The engine exhaust manifold and its exhaust pipe 43 must naturally be very carefully oalorifused, to avoid any unnecessary loss of heat upstream of the device. In order to reduce the cooling of the gases to a strict minimum before their arrival in the appliance, it would even be advantageous to provide around the thermal insulation of the manifold and the purchase pipe, a sheath in which the gases will be circulated. gas evacuated by the still. In fact, when they leave the engine, the gases contain 8 to 10 times more heat than is needed to distill the fuel.
Their passage through the apparatus will therefore only cool them to 75 to 100 ° C., and they will retain a temperature largely sufficient to reduce by nearly three quarters the inevitable loss of heat through the insulation.
This precaution would have no disadvantage apart from the relatively minimal costs which it would entail, and the obstruction of the ducts around the exhaust; because changes in direction and speed of the exhaust gases would do a significant part of the muffler's job.
As an example, 45 shows an automatic valve on the supply pipe 7, controlled by the
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pressure in the tap chamber 10, via an accordion bellows 46, communicating by a tube 47 with the
Vapor chamber 10, and actuating the valve 45 in any way.
The fuel source can be any, such as a constant flow pump, with automatic bypass to return either to the tank or to the pump suction, the excess fuel delivered by said pump over the quantity consumed by the engine; either a variable flow pump controlled by any regulator; either a fuel tank maintained under pressure or under charge, etc.
] For the supply of a fixed motor, it will be advantageous to build a crucible of fairly elongated rectangular shape, with the reheating elements distributed on either side of the crucible, forming a cross section similar to that shown in figure
3. This arrangement offers two notable advantages: firstly, it lends itself to a larger heating surface for a given volume of molten material: secondly, it lends itself to standardized mass production. Indeed, one can cast a section of the crucible and the two adjacent heaters in one piece and assemble any number of them, such as central heating radiator elements, to give a considerable range of power.
We could thus, with three or four types of elements, serve as motors of all powers.
In the case of a rectangular crucible of significant length compared to its width, the fuel would be injected into the bath, either by means of a ramp lying in the bottom of the crucible, or through orifices in the walls or the bottom of the crucible. , or in any other appropriate way.
It will often be advantageous to subject the fuel to a preliminary reheating, before sending it to the distillation apparatus. Indeed, as it was said above, the latent ohaleur of vaporization of hydrocarbons is weak, and represents at
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barely a quarter of the total heat of the vapors. There will therefore be all the more interest in imparting to the fuel a first sensible heat input as the raw fuel will have fewer light products. Naturally, the risk of vaporizing part of the fuel in the supply piping, or in the supply heater, must be avoided. It is likely that this will add 25 to 40% to the capacity of a given device.
It can be seen from the foregoing that in addition to the five combined fundamental characteristics listed above, the variant shown in Figures 3 and 4 also has the following optional features, which may be taken individually or in combination in any number: 12 Optionally , the vaporization of the fuel may take place in the crucible proper, and the reheating of the molten material in any suitable number of isolated exchangers, communicating with the crucible at least through their upper and lower parts, so to allow the circulation of the molten material between the crucible and the said exchangers.
Said exchangers can take very varied forms, and. condition of meeting the conditions
10 and 11. By way of example, they can be delimited by two substantially parallel heating surfaces, and carry fins on their outer surfaces. Likewise, they can be constituted by tubular bundles of any shape and size; or by any other construction forcing the molten material to circulate either in thin sections or in threads of small section, so as to facilitate its reheating.
13 Optionally, when the apparatus is intended to power a portable motor, such as a marine or rail motor, the upper rim of the crucible may be established in any way.
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way capable, during the jolts and disturbances due to the operation of the vehicle or the ship, of always rejecting the molten material towards the center of the crucible, and thus of avoiding losses of said material.
14 - Optionally, the apparatus could be constituted by the assembly of interchangeable standard sections, to adapt to engines of very different powers.
15 - Optionally, the manifolds and exhaust pipes of the engine may be heat insulated, and then enclosed in ducts through which the exhaust gases have passed after their use in the still, with the aim of reducing to a minimum the inevitable loss of oheat through the water-proofing. Likewise, part of the gases can be diverted as they exit the engine, and thus admit them into said ducts.
16 - Optionally, the distillation of the fuel by the process which is the subject of the present patent may be combined with a preliminary reheating of said fuel, in order to increase the flow rate of the apparatus, or to reduce its output. 'congestion.
17 - The adjustment of the fuel supply according to the needs of the engine can be made in any way appropriate to the particular service required of the engine.
18 - The fuel source can be any.
In the practical application of the process which is the subject of the present patent, in the apparatuses described above, it is necessary to provide certain precautions which will prove to be necessary or unnecessary after long-term tests. Among oelles-oi, oelle which is already presented as essential is not to admit fuel into the bottom of the bath before all of the material constituting said bath is in the liquid state. Indeed, when starting, the surface of the bath will liquefy true,
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similarly last; and, if fuel was admitted at the bottom, while an appreciable thickness of solid matter still remained on the surface, there would be a risk of causing the apparatus to explode.
To avoid this risk, it suffices to (lock it, by any means whatever, pneumatic, mechanical or electrical or other, the supply control valve with a part soaking in the bath and provided with roughness preventing it from settling. move as long as the material remains solid. The devices making it possible to achieve this result are of a very wide variety. Only one will be described below, simultaneously achieving this locking and three other purposes which will be described. .
It will probably almost always be advantageous, especially if the engine to be supplied is subjected to a very variable operating speed, to avoid heating the fuel in the section of tube 7 immersed in the bath, in order to avoid the possible formation of carbon deposits. carbon in the said tube, deposits which could, on coming loose, clog the orifices of the sprayer 23. For this purpose, it is recommended to insulate this section of the tube 7 by means of suitable insulation, or 'a double wall, or both. It is therefore possible to pass the tube 7 inside a tube of greater diameter, and, optionally, fill the space between the two tubes with asbestos or other heat insulating material.
Likewise, it currently seems that it may be advantageous to avoid leaving the fuel injection orifices in direct contact with the molten material, during periods of shutdown of the supply. Indeed, one could fear, on the one hand, that the molten material would cause depolymerization of a part of fuel remaining in the atomizing member 23, with the deposit of carbon in the orifices themselves, which would risk 'be blocked by it; on the other hand, that the molten material does not enter through the said orifices in the Pulverizer 23, to congeal therein, and that the cold fuel that would be admitted there by the
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continuation makes the excision of the said material very difficult.
Finally; it is possible that during a long continuous operation of the engine ;. a fairly hard carbon deposit forms around each injection port, which should be torn off periodically, otherwise the injection ports will become blocked.
Each of the four drawbacks described above could be corrected separately, by a special device suitable for each of them, which device could take very different forms. However, FIG. 5 shows a simple device which allows all four to be corrected simultaneously.
The part of the feed tube 7 entering the apparatus has been completely enclosed in a tube 48 which slides in a stuffing box 49 fixed in the cover 5 of the distillation apparatus. The space between the two tubes can optionally be lined with thermal insulation.
On the other hand, the inside diameter of the tube 48 is bored, so as to slide exactly on the outside surface of the sprayer 23. Lights 50 are cut in the wall of the tube 48, so that when the latter slides longitudinally. on the surface of the sprayer 23, it masks or unmasks each of the fuel injection orifices 51. A screw 52, fixed in the wall of the sprayer 23, and sliding in a groove 53 of suitable length, cut in the wall of the tube 48, will prevent any deviation from the strictly longitudinal movement of the tube 48 essential to the performance of its mission; and at the same time, will fix the upper and lower limits of the stroke of the tube 48.
It can be seen that by sliding on the sprayer 23, the tube 48 covers and uncovers the fuel injection orifices 51, and that in doing so, it will automatically remove any accumulation of carbon adhering to the surroundings of each orifice.
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The mechanism for controlling the movement of the tube 48 is placed dehore from the still, in a cylindrical boot or capsule 54, conveniently forming a body with the gland 49, and fixed by the latter to the cover 5 of the gland. distillation apparatus. The capsule 54 is closed by a threaded cover 55.
A key 56, or better still a pair of keys placed on either side of the tube 7, passes through the walls of the tube 40, the ends of said keys protruding sufficiently to engage the control mechanism. For this purpose, the said ends of the keys 56 are taken between a lower disc 57, undergoing the vertical thrust from bottom to top of a spring 58, and the lower frame 59 of a double accordion bellows 60, which surrounds tube 48.
The interior of the bellows 60 communicates with the interior of the fuel feed tube 7, thanks to a cut 61 in the latter made by means of a special connection 62, which connection is itself screwed into the upper frame. 63 of the accordion bellows 60.
To put the cavity 61 in communication with the interior of the bellows 60, the connector. 62 is pierced with a belt of small orifices 64, while the frame 63 of the bellows 60 is itself pierced with one or two orifices 65, with a diameter greater than the space -ment plus the diameter of the orifices 64, so that said orifices 65 are always opposite at least one orifice 64, it is thus certain that the bellows 60 will always communicate with the interior of the pipe 7, and will always undergo the same pressure as the fuel on its arrival in the distillation apparatus.
When the fuel cock is open, the supply pressure expands the bellows 60, which expels the spring 58, and forces the tube 48 to take its lower position, revealing the injection orifices 51. On the contrary, when the power supply is cut off, the pressure drops in the bellows 60 which partially empties under the pressure of the spring 58. The tube
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48 is then pushed back ear the spring 58 in its upper position masking all the injection orifices.
It should be noted that this closing of the injection ports takes place while the fuel continues to pass under pressure and at high speed through the so-called ports. 1f: LOea, since 0 "is through these last few times that the fuel is emptied. bellows 60. It is therefore impossible for the injection orifices to be able to become blocked during this transitional period. It can be seen that the deorit apparatus fulfills three of the four conditions enunciated above. the tube 48 insulates the tube very thinly. 7 from the heat of the bath It cleans any deposits which may have formed around the injection orifices 51, and protects the latter from any direct communication with the bath, when the power is turned off.
Protection against premature commissioning, before the bath is completely liquefied, is achieved very simply, by placing on the outer surface of the tube 48, at appropriate intervals, oolliers 66, which will be engaged in the material from that it will solidify, and thus prevent any movement of the tube 48 before said material has liquefied.
To facilitate assembly and disassembly of the safety device, the cover 55 of the capsule 54 is provided with a thread of considerable length. The downward movement of the cover 55, when it is screwed on, is transmitted by a cylindrical ferrule 67 directly to the disc 57, and thus gradually puts the spring 58 in compression.
The combined device of safety, protection and cleaning has been studied and described in detail above, to show the ease of its practical realization, and thus prove that the practical value of the process which is the subject of this patent must not be diminished in any way. for fear that the drawbacks signed might, in practice, prove to be insurmountable. In reality,
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these inconveniences could have been of capital importance, if the remedy for each of them had not been simple.
It is obvious that the said safety device, protection and cleaning could have. be carried out in many different ways, without departing from the scope of the invention. For example, instead of cleaning and closing the fuel injection orifices by means of a tube which covers them when the supply is cut off, this double operation could very well be carried out. do this by means of needles which, at rest, would be fully engaged in each orifice, under the substantially constant thrust of a suitable organ, such as a spring: and which would be withdrawn from this position, from the opening of the feed, by a mechanism controlled, in some way, by the fuel inlet pressure.
This solution would present serious advantages when the fuel injection must be done through the bottom or the walls of the crucible. The control mechanism of each needle, including the pressure actuated member, and the return spring, could be assembled into a compact and removable assembly easy to remove and inspect, and to operate safely and automatically. Said mechanism would naturally include the injection orifice itself, and could be fixed in the wall of the crea -set like a spark plug or an injection needle for diesel, the arrival of fuel at the needle being done in any appropriate way.
The member controlled by the supply pressure could be an accordion bellows, like 60, figure 5; either A simple aneroid diaphragm fixed on a capsule communicating with the fuel inlet; either a piston or membrane in a cylinder, or any other equivalent member.
In the case of fuel injection from the bottom of the crucible, the safety device against being put into service before total liquefaction of the bath should be provided separately.
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As an example, it could consist of a part soaking in the bath, and connected with the supply tap in some way preventing any movement of the tap, without corresponding movement of the part soaking in the bath, For example, a pinion on the valve stem, and a ratchet or other pinion on the stop piece, or any other combination of mechanical means (pneumatic, electrical) or other), fulfilling the required conditions.
It can be seen from the foregoing 1 - That the device for protection against premature start-up consists essentially of any locking of the supply valve by means of a part which is stirred in the bath, and provided with rough edges ensuring its immobilization when the material of the bath is still in the solid state.
2 - That the automatic device for cleaning and closing the fuel injection orifices, when the supply is stopped, consists essentially of a combination of any shutter member, controlled differentially by a member producing a force suitable for closing said shutter, and by a second member, opposite to the first, controlled by the fuel inlet pressure, and producing an appropriate force when opening said shutter.
3 - That said devices can be conveniently placed at any point, either inside or outside the device.
4 - That the two devices can sometimes be combined into one, and also serve to oalorifuga the supply tube 7 during its passage through the bath.
It is evident that numerous modifications can be made in the form, construction and design of the apparatus described in the present patent, without thereby departing from the scope of the invention. For example, in FIGS. 3 and 4, the crucible could easily have been given a cylindrical exterior shape, and achieved the desired saving in molten material by
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hollowing out the inside of the cylinder in a substantially frustoconical shape extending almost to the surface of the bath.
This arrangement attracts the advantage of somewhat simplifying the shape of the heating elements, and above all, of allowing the evacuation of the residues by a central overflow, housed in the tapered recess described above. it may be necessary to inject the fuel through the bottom or any wall of the crucible. This would not be difficult.
To close the present patent, it is appropriate to give some indications on the starting of a powered motor according to: the process in question. In the case of a still heated by a source of heat independent of the engine, the question is very simple. We light the stove, and wait for the material to melt, to start the engine.
In the case of the engine itself heating its device, by means of its exhaust gases, several solutions are presented: 1 - Double supply, gasoline at the start, heavy oil after sufficient heating. we start cold on gasoline, in an ordinary carburetor. In the case of an engine of around 5000.V .., 10 to 12 minutes will probably be more than enough to switch to heavy oil. The material in the heaters 25 will make completely liquid in 2 minutes, at most; but the conduction from the walls of the crucible to the center of the latter will be slower.
2 Auxiliary distillation apparatus: If dual feed is considered undesirable, an auxiliary distillation apparatus, which can be heated by gas, electricity or any other way, should be used. The extremely short and intermittent service of this apparatus would permit the use of methods which would be inadmissible in prolonged service. For example, the use of a simple sheet, of sufficient dimensions, heated to red by gas or electricity, and on which heavy oil is dropped drop by drop, in fairly numerous threads.
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to give the desired flow rate, would provide vapors as good as those of the continuous apparatus.
It is obvious that the effectiveness of the auxiliary apparatus would be short-lived, and that fouling would quickly put it out of service. But it is absolutely certain that it can be studied to last 10 minutes. Its cleaning for the next start would be perfectly simple: a small cut with "steel wool" would be more than enough. The main thing would therefore be to study the auxiliary apparatus so that it can be quickly dismantled, so as to allow updating of the distillation surface.
Summary.
1. A process for supplying internal combustion engines with heavy oils, essentially characterized by the combination of three combined operations: a) vaporization of the fuel, with or without "oraoking" by bubbling through a bath of a material any, maintained molten and at a suitable temperature by any heat source; b) the transport of the fuel to the engine suction in the form of either vapors, or a mist suspended in a gas, or a mixture of vapors and mist; o) evacuation, either continuous or intermittent, of non-volatilized residues.
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