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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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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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