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M E M O I R E D E S C R I P T I F déposé à l'appui d'une demande de BREVET D' I N V E N T I O " Appareil doseur pour le mélange de gaz et dispositif d'alimentation pour moteurs à explosion ". L'invention conoerne un appareil doseur pour le mélange de gaz et un dispositif d'alimentation pour moteurs à explosion comportant, entre autres, l'appareil doseur selon l'invention.
L'invention a pour but de créer un appareil doseur pour le mélange de gaz pouvant être commandé au moyen d'organes excessivement simples et assurant néanmoins un dosage précis des gaz à mélanger ainsi que la possibilité d'un réglage des plus minutieux.
Cet appareil doseur peut être appliqué pour le mélange de gaz quelconques et dans des buts industriels divers, et
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l'invention envisage tout particulièrement l'application de cet appareil à un dispositif pour l'alimentation des moteurs à explosion, permettant l'emploi,comme carburant, du mazout ou de produits de viscosité similaire, par exemple ceux provenant de la distillation de la houille.
On a déjà tenté de mettre au point certains dispositifs permettant l'emploi du mazout dans les moteurs à explosion, particulièrement dans les véhicules automobiles, mais ces appareils pèchent par manque d'un réglage précis et enlèvent ainsi toute souplesse aux moteurs auxquels ils sont adaptés.
Cet inconvénient se trouve éliminé par l'appareillage selon l'invention, qui permet donc la vulgarisation de l'emploi du mazout pour les moteurs à explosion et particulièrement pour leur adaptation sur les voitures automobiles.
A cet effet, l'appareil doseur pour le mélange de gaz selon l'invention, qui comporte deux entrées, pour l'admission des gaz à mélanger, et une soupape à pointeau, est construit de façon que le pointeau proprement dit règle l'importance d'ouverture de l'une des entrées de gaz, tandis que le corps de la soupape, solidaire du pointeau, règle l'importance d' ouverture de la deuxième entrée. Les deux passages sont ainsi commandés simultanément par la soupape à pointeau, selon une interdépendance préalablement déterminée pour la configuration de la soupape à pointeau.
Cet appareil doseur pour le mélange de gaz, selon l'invention, qui peut être employé pour le mélange de gaz de nature quelconque, est décrit ci-dessous dans un mode d'exécution préféré et en combinaison avec un dispositif pour l'alimentation d'un moteur d'auto, avec référence aux figures des dessins annexés, cette description constituant donc un exemple d'exécution non limitatif.
La figure 1 est une coupe montrant l'appareil doseur, selon l'invention, raccordé à une tuyauterie d'admission de
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gaz, à la tuyauterie d'alimentation d'un moteur d'automobile et à un carburateur quelconque;
La figure 2 est une vue en plan d'un échangeur de chaleur pour la gazéification du mazout ou tout autre carburant, avec réservoi-r d'alimentation et dispositif de récupération;
La figure 3 est une vue de côté du dispositif selon la figure 2;
La figure 4 est une vue schématique de l'échangeur de chaleur, sans enveloppe, représenté aux figures 2 et 3;
La figure 5 est une vue en élévation du flotteur se trouvant dans le réservoir d'alimentation de l'échangeur de chaleur;
La figure 6 est une coupe transversale montrant le montage de l'échangeur de chaleur.
L'échangeur de chaleur 1 ( figures 2, 3 et 4 ) est raccordé, d'une part, à l'arrivée de mazout ou tout autre carburant, par l'intermédiaire de son réservoir d'alimentation et, d'autre part, à la tuyauterie d'échappement du moteur et à une tuyauterie amenant les gaz carburants, produits dans l'échangeur de chaleur 1, vers l'appareil doseur représenté à la figure 1. L'échangeur de chaleur 1 comporte, principalement, une série de tubes 3, disposés longitudinalement dans l'enveloppe de l'échangeur et aboutissant à des chambres de détente 4, 5 et 6. Cette disposition réalise une très grande surface de chauffe et permet une détente propice des gaz.
La récupération de la chaleur est encore augmentée par le montage spécial de l'échangeur de chaleur ( figure 6).
Cet échangeur est monté à l'intérieur d'une enveloppe 7 garnie, intérieurement, de matière calorifuge 8, cette enveloppe 7 étant soutenue au moyen dtétriers 9 à tendeurs 10, avec le tuyau d'échappement du moteur. De ce fait, ce tuyau d'échappement 11 voisine avec l'enveloppe de l'échangeur de chaleur
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1 et lui cède une certaine partie de sa chaleur. Le réglage de l'alimentation se fait au moyen d'un flotteur 12 ( figure 5 ) introduit dans le réservoir d'alimentation 2. Le flotteur 12 commande une soupape articulée 13 qui s'adapte à un siège conforme du réservoir 2, cette soupape 13 étant de longueur réglable au moyen d'une tige filetée 14, d'un écrou 15 et d'un contre-écrou 16.
Ce dispositif de soupape à flotteur permet donc de régler le niveau du liquide dans le réservoir d'alimentation, avec toute la précision voulue.
A leur sortie de l'échangeur de chaleur 1, les gaz carburants sont admis dans une conduite 17, raccordée à une conduite 18, de diamètre légèrement supérieur, etqui estellemême raccordée à l'appareil doseur 19 ( figure 1 ). L'agran- dissement du diamètre intérieur de la conduite 18 par rapport à la conduite 17 permet une détente relative des gaz avant leur admission dans l'appareil doseur 19. Cet appareil doseur 19 comporte une entrée 20,pour les gaz carburants,,et une entrée 21,pour l'admission de l'air extérieur. une soupape à pointeau 22 est montée longitudinalement dans l'axe de l'entrée d'air 21,et le pointeau proprement dit 23 de cette soupape pénètre dans une ouverture correspondante d'un cône d' admission 42, placé dans l'entrée des gaz 20.
Sur l'extrémi- té de l'entrée 21 est soudée une bride 24, raccordée, au moyen de boulons 25, à un collet-guide 26. La. soupape à pointeau 22 se compose, principalement, du pointeau proprement dit 23 avec sa tige 27, cette tige 27 étant filetée dans un axe 28, de diamètre légèrement supérieur, et logé lui-même dans un manchon 29 formant le corps de la soupape à pointeau 22. Ce manchon 29 se trouve guidé dans le collet 26 et le manchon 29 comporte une partie conique 30 prenant appui dans un manchon tronconique 31 qui s'adapte à un orifice correspondant de la bride 24, formant siège.
Le manchon tronconique
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31 est maintenu en contact avec la face de l'orifice correspondant de la bride 24 au moyen d'un ressort à pression 32 prenant appui, d'une part, sur le manchon tronconique 31, et, d'autre part, 'sur le collet-guide 26. L'axe 28, formant corps avec la tige 27 du pointeau 23,'est surmonté d'un pignon denté 33, entre les dents duquel s'insère un levier à ressort 34, fixé sur le manchon 29. L'extrémité inférieure du manchon 29 est munie d'un filet extérieur 35, sur lequel est placé un écrou 36. Sur la tige 27 du pointeau 23 est montée une coquille 37, à proximité de l'entrée 20 des gaz.
Le manchon 29, formant le corps de la soupape à pointeau 22, est muni de pitons 38 qui s'engagent dans la fourche d'un levier de comman- de 39 prenant appui sur le pivot 40 d'un support 41 fixé sur l'appareil doseur 19. L'entrée des gaz 20 est munie d'un cône d'admission 42 qui est monté dans cette ouverture de façon coulissante et réglable, au moyen de la tige filetée 43 et des écrous 44, ceux-ci prenant appui sur la face extérieure de la conduite verticale de l'appareil doseur 19.
Le montage de l'appareil doseur 19 est facilité par un T 45 qui permet de le raccorder aussi bien à la conduite d' admission 46 du moteur qu'à un carburateur 47.
Le fonctionnement du dispositif d'alimentation et de l'appareil doseur selon l'invention est le suivant :
Le carburant, qui est admis dans l'éohangeur de chaleur 1 par l'intermédiaire du réservoir 2 à flotteur 12, est gazéifié, dans cet échangeur de chaleur, par la chaleur des gaz d'échappement et grâce à la grande surface de chauffe développée par les tubes,3 de l'échangeur de ohaleur 1. Le groupe formé par l'échangeur de chaleur 1 et son réservoir d'alimentation 2 peut être favorablement placé en dessous de la carrosserie, de sorte qu'aucune odeur désagréable de gazéification ne peut pénétrer à l'intérieur de*la voiture.
Ce groupe
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est également muni d'une soupape de sûreté permettant lléchap- pement des gaz en cas de surpression, ces gaz étant admis dans un dispositif récupérateur 48 comportant principalement deux tubes concentriques, les gaz étant condensés dans ce récupérateur et retournant au réservoir d'alimentation sous forme de gouttelettes.
Les gaz carburants formés dans l'échangeur de chaleur 1 atteignent, par les conduites 17 et 18, l'entrée 20 de l' appareil doseur 19. Fendant l'arrêt du moteur,cette entrée 20 est fermée au moyen du pointeau 23, le manchon 29 assurant alors également la fermeture de l'entrée 21 pour l'admission de l'air extérieur.
Lorsque le mélange carburant doit être admis vers le moteur, il suffit d'abaisser le levier de commande 39, soulevant ainsi, au moyen des pitons 38, prenant appui sur le levier 39, l'ensemble de la soupape à pointeau 22. Dès lors, une certaine quantité de gaz carburant peut pénétrer dans le tuyau central de l'appareil doseur 19, simultanément avec une quantité prédéterminée d'air. L'entrée des gaz se fait à l' entour du pointeau 23, cette entrée pouvant être soumise à un réglage supplémentaire par la rotation de ce pointeau 23.
En effet, celui-ci est muni d'une gorge longitudinale 49, et la quantité de gaz admis variera, pour une même position en hauteur du pointeau 23, selon que la gorge 49 se trouve tournée vers la partie ouverte du cône d'admission 42 ou en sens inverse. L'admission de l'air se fait, par suite du sou- lèvement du manchon 29, entre le cône 30 de ce manchon 29 et la surface intérieure du manchon tronconique 31. Cette position de la soupape à pointeau 22 répond, en général, à la marche au ralenti du moteur et assure un mélange riche des gaz carburants. Pour la marche en plein régime du moteur, le levier de commande 39 est abaissé davantage, causant ainsi
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le soulèvement accentué de la soupape à pointeau 22.
Il s'en- suit que le pointeau 23 libère davantage l'entrée des gaz par le cône d'admission 42 et que, en plus de l'admission plus forte d'air entre les cônes 30 et 31, l'éorou 36, se trouvant sur le filet 35 du manchon 29, soulève le manchon tronconique 31, à l'encontre de l'action du ressort 32, et orée ainsi un passage 'supplémentaire pour l'admission de l'air extérieur entre la surface extérieure du manchon tronconique 31 et 1' orifice correspondant de la bride 24. Cette position de la soupape à pointeau 22 réalise un mélange pauvre des gaz car- burants, répondant au régime du moteur, et le mélange intime des gaz et de l'air est favorisé par la coquille 37 qui élar- git le jet d'air et le brasse aveotout le volume des gaz ad- mis.
Le manchon tronoonique 31 peut être prévu en plusieurs parties, travaillant successivement. De façon générale, la commande de la soupape à pointeau peut se faire par câble Bowden, partant du tablier de commande de l'auto, ou bien par un système de cames,, dépendant de l'accélérateur.
L'invention prévoit aussi l'adaptation d'une arrivée d'air supplémentaire, pouvant être réglée à la main par robi- net ou pointeau, par exemple pour l'emploi d'essence.
Le dispositif d'alimentation selon l'invention et son appareil doseur permettent donc une gazéification parfaite du mazout ou tout autre carburant, sans inconvénient pour les occupants de la voiture, et assurent un réglage pouvant ré- pondre à tous les régimes du moteur et lui gardant toute sa souplesse.
L'appareil doseùr convient aussi parfaitement bien pour l'emploi de gaz comprimés en bonbonnes.
REVENDICATIONS.
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M E M O I R E D E S C R I P T I F filed in support of an application for a PATENT D 'I N V E N T I O "Metering device for gas mixture and supply device for internal combustion engines". The invention relates to a metering device for the gas mixture and a supply device for internal combustion engines comprising, inter alia, the metering device according to the invention.
The object of the invention is to create a metering device for the mixture of gases which can be controlled by means of excessively simple members and nevertheless ensures precise metering of the gases to be mixed as well as the possibility of very careful adjustment.
This metering device can be applied for mixing any gases and for various industrial purposes, and
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the invention more particularly envisages the application of this apparatus to a device for supplying internal combustion engines, allowing the use, as fuel, of fuel oil or of products of similar viscosity, for example those obtained from the distillation of gas. coal.
Attempts have already been made to develop certain devices allowing the use of fuel oil in internal combustion engines, particularly in motor vehicles, but these devices fail by lack of precise adjustment and thus remove all flexibility from the engines to which they are adapted. .
This drawback is eliminated by the apparatus according to the invention, which therefore allows the popularization of the use of fuel oil for internal combustion engines and particularly for their adaptation to motor cars.
For this purpose, the metering device for the gas mixture according to the invention, which comprises two inlets, for the admission of the gases to be mixed, and a needle valve, is constructed in such a way that the needle itself regulates the flow. extent of opening of one of the gas inlets, while the valve body, integral with the needle, regulates the extent of opening of the second inlet. The two passages are thus controlled simultaneously by the needle valve, according to an interdependence previously determined for the configuration of the needle valve.
This metering device for the gas mixture, according to the invention, which can be used for the mixture of gases of any kind, is described below in a preferred embodiment and in combination with a device for the supply of gas. a car engine, with reference to the figures of the accompanying drawings, this description therefore constituting a non-limiting example of execution.
FIG. 1 is a section showing the metering device, according to the invention, connected to an inlet pipe of
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gas, to the supply piping of an automobile engine and to any carburetor;
FIG. 2 is a plan view of a heat exchanger for the gasification of fuel oil or any other fuel, with feed reservoir and recovery device;
FIG. 3 is a side view of the device according to FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic view of the heat exchanger, without a casing, shown in FIGS. 2 and 3;
Figure 5 is an elevational view of the float in the heat exchanger feed tank;
Fig. 6 is a cross section showing the mounting of the heat exchanger.
The heat exchanger 1 (figures 2, 3 and 4) is connected, on the one hand, to the arrival of oil or any other fuel, via its supply tank and, on the other hand, to the engine exhaust pipe and to a pipe bringing the fuel gases, produced in the heat exchanger 1, to the metering device shown in Figure 1. The heat exchanger 1 comprises, mainly, a series of tubes 3, arranged longitudinally in the casing of the exchanger and leading to expansion chambers 4, 5 and 6. This arrangement provides a very large heating surface and allows favorable expansion of the gases.
The heat recovery is further increased by the special mounting of the heat exchanger (figure 6).
This exchanger is mounted inside a casing 7 lined internally with heat-insulating material 8, this casing 7 being supported by means of stirrups 9 with tensioners 10, with the engine exhaust pipe. As a result, this exhaust pipe 11 adjoins the shell of the heat exchanger
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1 and gives it some of its warmth. The supply is adjusted by means of a float 12 (FIG. 5) introduced into the supply tank 2. The float 12 controls an articulated valve 13 which adapts to a conforming seat of the tank 2, this valve 13 being of adjustable length by means of a threaded rod 14, a nut 15 and a lock nut 16.
This float valve device therefore makes it possible to adjust the level of the liquid in the supply tank with all the desired precision.
On leaving the heat exchanger 1, the fuel gases are admitted into a pipe 17, connected to a pipe 18, of slightly larger diameter, and which estellememe connected to the metering device 19 (FIG. 1). The enlargement of the internal diameter of the pipe 18 relative to the pipe 17 allows a relative expansion of the gases before their admission into the metering device 19. This metering device 19 comprises an inlet 20, for the fuel gases ,, and an inlet 21, for the admission of outside air. a needle valve 22 is mounted longitudinally in the axis of the air inlet 21, and the actual needle 23 of this valve enters a corresponding opening of an inlet cone 42, placed in the inlet of the gas 20.
On the end of the inlet 21 is welded a flange 24, connected by means of bolts 25 to a guide collar 26. The needle valve 22 consists, mainly, of the actual needle 23 with its valve. rod 27, this rod 27 being threaded in an axis 28, of slightly greater diameter, and itself housed in a sleeve 29 forming the body of the needle valve 22. This sleeve 29 is guided in the collar 26 and the sleeve 29 comprises a conical part 30 bearing in a frustoconical sleeve 31 which adapts to a corresponding orifice of the flange 24, forming a seat.
The tapered sleeve
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31 is maintained in contact with the face of the corresponding orifice of the flange 24 by means of a pressure spring 32 bearing, on the one hand, on the frustoconical sleeve 31, and, on the other hand, on the guide collar 26. The axis 28, forming a body with the rod 27 of the needle 23, 'is surmounted by a toothed pinion 33, between the teeth of which is inserted a spring lever 34, fixed on the sleeve 29. L The lower end of the sleeve 29 is provided with an external thread 35, on which is placed a nut 36. On the rod 27 of the needle 23 is mounted a shell 37, near the inlet 20 of the gases.
The sleeve 29, forming the body of the needle valve 22, is provided with eyebolts 38 which engage in the fork of a control lever 39 bearing on the pivot 40 of a support 41 fixed on the. metering device 19. The gas inlet 20 is provided with an inlet cone 42 which is mounted in this opening in a sliding and adjustable manner, by means of the threaded rod 43 and the nuts 44, the latter bearing on the outer face of the vertical pipe of the metering device 19.
The assembly of the metering device 19 is facilitated by a T 45 which enables it to be connected both to the intake pipe 46 of the engine and to a carburetor 47.
The operation of the feed device and of the metering device according to the invention is as follows:
The fuel, which is admitted into the heat exchanger 1 via the tank 2 with float 12, is gasified, in this heat exchanger, by the heat of the exhaust gases and thanks to the large heating surface developed by the tubes, 3 of the heat exchanger 1. The group formed by the heat exchanger 1 and its supply tank 2 can be favorably placed below the body, so that no unpleasant smell of gasification can get inside * the car.
This group
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is also provided with a safety valve allowing the escape of gases in the event of overpressure, these gases being admitted into a recovery device 48 comprising mainly two concentric tubes, the gases being condensed in this recovery and returning to the supply tank under droplet form.
The fuel gases formed in the heat exchanger 1 reach, via the pipes 17 and 18, the inlet 20 of the metering device 19. While stopping the engine, this inlet 20 is closed by means of the needle 23, the sleeve 29 then also ensuring the closure of the inlet 21 for the admission of outside air.
When the fuel mixture must be admitted to the engine, it suffices to lower the control lever 39, thus lifting, by means of the eyebolts 38, resting on the lever 39, the assembly of the needle valve 22. From then on , a certain quantity of fuel gas can enter the central pipe of the metering device 19, simultaneously with a predetermined quantity of air. The gas entry is made around the needle 23, this entry being able to be subjected to an additional adjustment by the rotation of this needle 23.
Indeed, the latter is provided with a longitudinal groove 49, and the quantity of gas admitted will vary, for the same height position of the needle 23, depending on whether the groove 49 is turned towards the open part of the intake cone. 42 or vice versa. The air is admitted, as a result of the lifting of the sleeve 29, between the cone 30 of this sleeve 29 and the interior surface of the frustoconical sleeve 31. This position of the needle valve 22 responds, in general, to when the engine is idling and ensures a rich mixture of fuel gases. For full engine running, the control lever 39 is lowered further, thus causing
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the accentuated lifting of the needle valve 22.
It follows that the needle 23 further frees the entry of gases through the intake cone 42 and that, in addition to the stronger admission of air between the cones 30 and 31, the oror 36, lying on the thread 35 of the sleeve 29, lifts the frustoconical sleeve 31, against the action of the spring 32, and thus opens an additional passage 'for the admission of outside air between the outer surface of the sleeve frustoconical 31 and the corresponding orifice of the flange 24. This position of the needle valve 22 produces a lean mixture of the fuel gases, responding to the speed of the engine, and the intimate mixture of the gases and the air is favored by the shell 37 which widens the air jet and stirs it aveotout the volume of gases admitted.
The tronic sleeve 31 may be provided in several parts, working successively. In general, the needle valve can be controlled by a Bowden cable, starting from the control panel of the car, or else by a cam system, depending on the accelerator.
The invention also provides for the adaptation of an additional air inlet, which can be adjusted by hand by a valve or needle, for example for the use of gasoline.
The feed device according to the invention and its metering device therefore allow perfect gasification of the fuel oil or any other fuel, without inconvenience to the occupants of the car, and provide an adjustment capable of responding to all engine speeds and to the same. keeping all its flexibility.
The dosing device is also perfectly suitable for the use of compressed gases in cylinders.
CLAIMS.
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