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" Tuyère à vitesse d'air constante et à débit variable automatique",
La présente invention est relative à une tuyère ou autres dispositifs à vitesse d'air constante et à débit variable automatique plus parti- culièrement destinés à l'alimentation en air des foyers de gazogènes.
Avant d'étudier l'objet de la présente invention, il faut rappeler ici que l'air arrivant par la tuyère ou les orifices dans une masse de combustible ignée, produit d'abord -par excès d'air- de 1'anhydride carbonique CO2 tandis qu'une faible partie du carbone se transforme en oxyde de carbone CO, gaz "moteur", seul intéressant.
En maintenant l'anhydride formé CO2 en contact avec la masse ignée de combustible, ce CO2 abandonne une molécule d'oxygène qui se fixe au carbone
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en ignition. L'anhydride CO2 devient donc du gaz moteur CO et la molécule d'oxygène mise en liberté, en se fixant au carbone igné, donne de son côté de l'oxyde de carbone uO, gaz moteur. Par ce simple rappel, on voit donc quel est le cycle à réaliser pour la meilleure utilisation d'un combustible et pour la meilleure production d'un gaz moteur pur. En principe il faut que la totalité du carbone jouant ici le rôle de carburant se transforme en oxyde de carbone CO, gaz moteur, à l'exclusion de toute production d'anhydride CO2, gaz inerte.
Ces réactions ne peuvent se produire parfaitement qu'à une température déterminée et dans un temps minimum donné. Il y a donc intérêt majeur à ce que le passage de l'air aspiré par la tuyère passe à travers une masse ignée importante et accomplisse, à travers cette masse, un trajet d'une durée déterminée et par suite arrive à vitesse constante quel que soit le volume d'air nécessaire. Le volume d'air étant essentiellement variable et dépendant de la vitesse du moteur alimenté par le gazogène, aura, si les orifices d'arrivée au foyer ont une section constante, une vitesse proportionnelle au débit.
Par suite, un réglage tenant compte du débit réel d'air à l'arrivée dans la masse en ignition, peut seul être efficace .
Par ailleurs, la température du foyer sera fonction de la vitesse de l'air et il est néces- sire d'obtenir, même à faible allure, une température minimum pour garantir une réalisation correcte des réactions indiquées ci-dessus.
Il faut donc, même à faible débit, assurer une vitesse minimum d'entrée d'air.
La conception à section d'entrée d'air constante, est aussi inacceptable que si on proposait à un constructeur de moteurs à essence d'utiliser un carburateur avec un seul gicleur et sans volet de "star"
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Si l'on examine ce qui se passe et qu'on envisage un gazogène qui vient d'alimenter, pendant un certain temps, le moteur d'un oamion roulant normalement, on constate qu'au moment où le camion s'arrête, de distance en distance, pour effectuer des livraisons par exemple, si le conducteur n'arrête pas son moteur, celui-ci tourne"au ralenti". Dans ces conditions, l'appel d'air dans le gazogène n'est plus le même que pendant la marche ininterrompue. Si la halte se prolonge au delà d'un certain temps, ce qui est le plus fréquent, le feu baisse dans le foyer.
Celui-ci se met en "veilleuse", la masse ignée,indispensable à la production,d'un gaz moteur pur diminue de volume,
Si à ce moment le conducteur veut repartir, usant du reflexe habituel, il appuie sur l'ac- célérateur; le moteur accélère mais de ce fait l'aspi- ration du dit moteur sur la tuyère est plus considérable
On aspire ainsi dans le gazogène une quantité d'air très supérieure à sa possibilité d'utili- sation rationnelle dans un foyer n'ayant plus qu'une zone en ignition réduite. on produira donc un gaz contenant surtout de l'anhydride.
En peu de temps la masse de gaz moteur contenue dans le gazogène sera épuisée, ou tout au moins très appauvrie, et il faudra ramener le moteur à un régime permettant surtout un "ré-allumage" du foyer pendant un certain temps, plutôt que l'utilisation d'un gaz qui manque d'ailleurs très vite.
Il y a là, non pas un phénomène, mais un fait logique que les constructeurs semblent avoir perdu de vue.
En fait, la presque totalité des gazo- gènes "mis en veilleuse" exigent, sinon un "ré-allumage" total au sens réel du mot-et quoi qu'il soit parfois nécessaire de ré-allumer complètement le gazogène- mais une période de ré-allumage plus ou moins longue et qui en tous cas demande l'attention du conducteur,
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Ce qui viént d'être dit pour un véhicule à gazogène travaillant avec de fréquentes périodes de stationnement avec moteur "au ralenti", s'applique au même véhicule à gazogène, lorsque le dit véhicule chargé, doit monter une rampe prolongée.
Dans ce cas le régime du moteur baisse de plus en plus et on se trouve en présence -en quelque sorte- d'une 'mise en veilleuse" du gazogène.
Si à ce moment le conducteur change de vitesse, le moteur tournant plus vite se trouve dans le même cas que précédemment. Par la tuyère le moteur aspire dans le gazogène une masse d'air qui n'est plus en rapport avec la masse ignée -très diminuée de volume- du foyer, et malgré le soulagement dû au changement de vitesse, le moteur n'aspire plus qu'un gaz trop pauvre et peut être amené à caler.
Avec les tuyères du type actuel, on se trouve en présence d'un pis-aller, attendu que lors,que le moteur tourne au ralenti, il y a insuffisance de vitesse d'air à l'admission au foyer et que lorsqu'on accélère à fond, l'appel dû à la dépression du moteur donne à cet air une vitesse trop considérable.
Dans ces conditions l'air percute dans la masse ignée et y fonctionne à la manière d'un cha- lumeau, ce qui peut déterminer, par élévation trop brusque de la température, la détérioration par défor- mation et même par fusion du foyer.
La présente invention a pour but de parer à ces inconvénients par l'utilisation d'une tuyère automatique, à débit variable, afin d'entretenir -sans excés de consommation- l'ignition d'une masse de combustible correspondant à l'appel d'air "au ralenti" mais capable de produire le gaz moteur à la reprise immédiate du travail moteur normal.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple seulement, montre un des modes de réalisation de cette invention.
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Fig. 1 est /une coupe longitudinale de la tuyère.
Fig. 2 est une coupe transversale par A-B de la Fig. 1.
Fig. 3 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'une commande automatique de correction d'entrée d'air additionnel.
Au dessin, 1 désigne le corps proprement dit de la tuyère qui comporte une chemise de refroidis- sement par eau 2. A l'intérieur du bâti 1 sont disposées des nervures 3,4,5,6, destinées à servir de guide à une tige 9 qui comporte, à son extrémité opposée à la buse de la tuyère 1, un disque 8 susceptible de coulisser à la manière d'un piston dans un cylindre 9 avec inter- position d'un ou plusieurs segments d'étanchéité 10. Le cylindre 9 est fermé par un bouchon 11 qui comporte un regard d'allonge 12 susceptible d'être obturé par un volet 13, comportant une ouverture 14 fermes par un disque 15 en matière transparente ou translucide.
Entre le bouchon 11 et le disque 8 sont disposés des ressorts tels que 16 et 17 en nombre convenable. A son extrémité opposée au disque 8, la tige 7 peut comporter des rainures calibrées 18, 19,20, 21. Des ouvertures d'entrée d'air, telles que 22 et 23, sont pratiquées dans la partie cylindrique du bâti 1.La tige 7 est pourvue sur toute sa longueur d'un canal 24.
Dans l'exemple de réalisation d'une cor- rection automatique d'entrée d'air additionnel repré- senté schématiquement Fig, 3, 25 désigne le foyer de gazogène relié par un conduit 26 pourvu d'un radiateur 27 à l'épurateur 28. De ce dernier, le conduit 29 conduit les gaz vers le moteur. Le conduit 29 débouche dans un collecteur 30 où débouche également le conduit d'air additionnel 31.
Le conduit de gaz 29 comporte un piston commandé par dépression 32 et rappelé dans son point bas par un ressort 33. Le piston est prolongé par une tige
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32, qui porte une poulie 34 sur laquelle passe un câble souple 35 de longueur déterminée, dont l'une des extré- mités est fixée au levier 36 du volet de réglage d'air additionnel 37 disposé dans le conduit 31. L'autre extré- mité du câble souple 35 est rendue solidaire des déplace- ments de la partie mobile de la tuyère par un bras 38.
Une poulie 39, montée sur un axe fixe mais déplaçable par commande à distance, renvoie le câble souple 35.
Le fonctionnement de cette tuyère à vitesse d'air constante et à débit variable automatique est le suivant :
La tuyère étant disposée en uh point conve- nable du foyer à alimenter en air, suivant les nécessités et les demandes du moteur à alimenter en oxyde de carbone CO, gaz moteur, le conducteur du véhicule sur lequel est monté le gazogène pourvu de la tuyère objet de la présente invention, appuie plus ou moins sur la pédale d'accéléra- tion. Si le conducteur n'appuie pas sur la dite pédale, le moteur tourne"au ralenti" et sa succion est relative- ment faible, correspondant au débit d'air autorisé par la somme des sections des rainures 18,19,20,21, laissant passer la quantité d'air nécessaire et suffisante pour la marche du moteur au "ralenti".
Lorsque le moteur exige une quantité supérieure de carburant, il produit lui- même par son aspiration, aux temps d'admission, une dépression correspondante; cette dépression s'établit notamment dans la chambre A, formée entre le disque 8 et le bouchon 11. La pression atmosphérique agit alors sur le disque 8 qui est repoussé vers le bouchon 11, contre l'action des ressorts 16 et 17, jusqu'au rétablissement de l'équilibre qui se produit lorsque l'air arrivant par l'espace annulaire fait baisser la dépression à l'intérieur de la chambre A.
Lors de son déplacement, suivant les variations de pression et les besoins du moteur, le disque 8 entraine dans son mouvement le tube 7 dont il est solidaire, ce qui a pour effet de faire varier
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proportionnellement le débit d'air au nez de la tuyère.
Ce dispositif réalise donc, automatiquement, et suivant les besoins même du moteur, la variation du débit'd'air nécessaire à l'alimentation du foyer du gazogène pour la production d'un gaz carburant possédant les carac- téristiques les plus aptes au bon fonctionnement du moteur auquel il donne une souplesse remarquable.
En fait, à tout moment, la dépression D, à la sortie de la tuyère est fournie par la formule suivante : D = S - s/@ r
S étant la surface du piston 8, s la section extérieure du tube 24, r le tarage du ressort. ur tous ces facteurs sont constants, par suite la dépression qui détermine la vitesse à l'entrée est constante. En outre, en faisant varier ces facteurs, ou plus simplement l'un d'eux, par exemple le tirage du ressort, on peut obtenir une dépression et par suite une vitesse d'air fixée d'avance et invariable dans la masse en combustion.
Dans le cas d'un gazogène, il sera possible par exemple, de faire varier la vitesse d'air suivant le combustible à employer et suivant la tempé- rature à obtenir dans le foyer.
Sans sortir su cadre de cette invention, on peut concevoir que le piston 8 soit remplacé par un soufflet par exemple, et que la commande du tube 24 par le soufflet ou le piston soit effectuée par l'intermé- diaire de relais mécaniques, électriques ou autres.
De même le soufflet ou le piston sur lequel agit la dépression pourrait commander plusieurs orifices d'injeotion dont on réaliserait l'obturation partielle ou que l'on obturerait successivement.'
Considérons en outre que la dépression provoquée par le moteur est proportionnelle à la vitesse et rotation de ce dernier d'une part et d'autre
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part à la résistance totale du circuit gazeux allant du mélangeur à la tuyère. Ce circuit a une résistance variable en fonction des combustibles utilisés, de l'état de propreté du foyer et de l'état de propreté des filtres de l'épurateur. La partie mobile de la tuyère dans ses déplacements, représente le débit d'air et presque proportionnellement le débit et le poids des gaz.
Les variations de dépression, au mélangeur, pour une même vitesse du moteur, représentent les variations de résistance du circuit. L'air additionnel entrainé par la dépression très variable pour une même vitesse du moteur doit être aspiré proportionnellement au poids des gaz et non, ainsi qu'il est fait actuellement propor- tionnellement à la dépression. Il est donc possible après enregistrement de ces deux résultats sur des appa- reils appropriés, et par comparaison, de déterminer la correction à apporter aux orifices d'entrée d'air addi- tionnel,pour maintenir la proportion poids toujours cons- tante. Cette comparaison des deux résultats pourra d'ail- leurs servir pour déterminer l'état de propreté du foyer et du filtre et par conséquent de remédier au moment opportun à un encrassement ou à un colmatage quelconque.
Le déplacement de la partie mobile pourra donc être utilisé pour corriger, soit manuellement, soit automati- quement, l'entrée d'air additionnel en fonction inverse de la dépression.
La partie mobile de la tuyère peut être combinée avec tout appareil indicateur visuel disposé sur le tablier du véhicule et permettant un contrôle constant de la dépression et partant, une correction appropriée de l'entrée d'air additionnel.
L'exemple de réalisation représenté sché- matiquement Fig.3 fonctionne de la manière suivante :
On suppose que la résistance normale pour le circuit foyer-épurateur = 150 m/m et que l'on consi- dère que la 'surface du piston 32 est égale à la surface du disque 8 de la partie mobile de la tuyère soit S, le
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le ressort 33 du piston 32 ayant le même tarage que les ressorts 16 et 17 de la partie mobile de la tuyère plus S x 150 pour compenser la résistance normale.
Le système fonctionne alors et le volet 37 ne bouge pas si la résistance est de 150 m/m dans le circuit. Si la résistance augmente, le volet d'air 37 se ferme partiellement pour corriger l'entrée de l'air additionnel. En effet, si la résistanoe augmente entre le piston 32 et la partie mobile de la tuyère, le premier se déplacera plus que la seconde. De ce fait l'allonge- ment de l'espace compris entre la poulie 39 et la poulie 34 sera plus grand que celui de l'espace compris entre le bras 38 et la poulie 39 de sorte que le câble 35 ayant une longueur bien déterminée, c'est l'espaoe compris entre la poulie 34 et le levier 36 qui se raccourcira, entrainant ainsi le volet 37 dans le sens de la fermeture.
On voit donc que grâce à cette invention on réalise une tuyère comportant un débit variable, assurant une vitesse constante et permettant à grande allure une diffusin convenable du jet en supprimant les retours lors de la marche "au ralenti".
On pourra évidemment recourir le cas échéant à d'autres modes et à d'autres formes de réali- sation sans sortir du cadre de l'invention.
On pourra également, suivant les circons- tances et les applications, modifier les détails de construction et de montage. C'est ainsi que la tuyère pourra comporter ou non un refroidissement par chemise d'eau ou tout autre dispositif analogue convenable. De môme; le tube 7 solidaire du disque 8 pourrait être percé, de trous convenablement calibrés ou pourvus de gicleurs amovibles pour permettre l'entrée d'une quantité déterminée d'air additionnel.
D'autre part, les diyers éléments consti- tutifs de cette invention pourront être remplacés par d'autres, jouant le même rôle ou produisant le même effet
Il est bien entendu qu'on pourra
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utiliser toute matière, tout procédé et tout produit susceptibles de servir à la fabrication de ces tuyères.