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PERFECTIONNEMENTS AUX COMBUSTIBLES GAZEUX.
La présente invention est relative eux combustibles à usages divers et, en particulier, mais non exclusivement, aux combustibles destinés à l'ali- mentation des moters.
L'invetion a pour objet l'utilisation, dans cet ordre d'idées, de corps à haut pouvoir calorifique mais qu'on n'utilisait pas pratiquhent jusqu'à présent pour diversesraisons, et, en particulier, du f ait que leur tension de vapeur est trop élevée ou trop faible.
A cet effet, conformément à l'invention. on mélange les corps en question à des produite plue ou moins volatils solubles dans les précédents et qui amènent laa t@@sion de vapeur de l'ensemble à une valotr comprise dans les limitez admissi- bles.
En particulier, en ce qui conarne 1''alimentation des moteurs, l'invention vise à permettre l'utilisation pratique de l'ammoniac qui, pris isolément, ne forme peu avec l'air un mélange détonant.
Conformément à l'invention, l'utilisation de ces gaz est rendue possible par l'addition d'un corps auxiliaire, d'une densité supérieure à 0,1, susceptible de former avec l'air un mélange détonant en produi@ant l'élévation de température
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nécessaire pour amener le mélange d'air et du premier gaz au seuil de l'explo- sion, cette addition de gaz auxiliaire étant de préférence effectuée de manière que lepouvoir calorifique volumétrique du mélange desgaz reste con stant en toutes circonstances. suivant une autre caractéristique de l'invention.
susceptible d'ail- leurs d'@tre utiliaée isolément, les deux gaz sont d' sbord mélangés en propor- tions constantes, l'addition de l'air nécessaire à l'explosion du tout n'étant effectuée qu'après que ces gaz ont été mélangée.
Parmi les corps auxiliaires, c'est-à-dire qui peuvent être utilisés pour amorcer l'explosion d'un mélange d'air et d'ammoniac (ou d'un gaz analogue ne détonant pas delui-meme en présence del'air) on peut citer soit des gaz pris isolément tels qu'un carbure d'hydrogène, du monoxyde de carbone, de l'étheroxyde de méthyle, ou d'éthyle, une méthylamine ou éthylemine, etc., soit un mélange de ces gaz, soit enfin un mélange des gaz en question et d'autres gaz inertes tels qu'on en obtient dans la fabrication du gaz de ville, du gaz dehauts fourneaux, du gaz de fours à coke, du gaz à l'eau, etc.
En particulier, on a constaté qu'il était avantageux d'utiliser comme gaz auxiliaire un gaz quelconque qui a été soumis à un traitement capable d'aug- menter son pouvoir calorifique. Parmi ces traitements, il y a lieu d'indiquer tout spéialement le procédé d'éthanisation des gaz ou mélangea de gaz décrit dans la demande de brevet français déposée le 6 Septembre 1940 pour "Procédé d'enrichissement des gaz en vue de leur emploi dans les moteurs", au nom de Monsieur Georges-Henoré DUPONT, .au suivant le procédé de méthanisation eécrit dans la demande de brevet français, au mêne nom, déposée le 23 Août 1941 pour "Procédé permettant d'éliminer l'oxyde de carbone des gaz destinés tant à l'ali- mentation des moteurs qu'aux usages domestiques ou industriels",
Pour faciliter l'exposé del'invention,
on désignera désormais par le mot générique "gaz" soit un gaz pur, soit un mélange de gaz et il est bien entendu que le mot gaz s'applique à la fois aux gaz permanents et aux vapeurs des corps qui, à la température ordinaire, ne sont pas à l'état gâteux.
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Il y a lieu de remarquer que la présente invention estparticuliè- rement intéressante du fait qu'elle permet l'utilisation, comme carburants, de gaz qui, jusqu'à présent, n'avaient piètre utilisés pour l'alimentation des moteurs et qu'en particulier le gaz ammoniac peut-être produit en quantités plus que suffisantes pour l'alimentation des véhicules automobiles sans entraîner la consommation de matières telles que le charbon, qui sont nécessaires pour d'autresusages et qui entrent dans la fabrication desautres gaz qu'on avait envisagé d'employer jusqu'à ce jour. L'ammoniac peut être enfermé à l'état liquide dans des bouteilles à gaz comprimé dans des conditions extrêmement avan- tageuses en ce qui concerne le poids total à transporter comprenant l'ammoniac et son contenu.
Parmi les corps auxiliaires qui sont partioulièrementavanageux à ,employer, on citera les dérivée gazeux ou très volatils de l'alcool méthylique solubles dans l'ammoniac liquéfié et présentant, par suite, l'avantage de pouvoir être enfermés, avec celui-ci, à l'état de mélanges de compositions dé- terminées, danales mêmes bouteilles,
Le point dedépart, l'alcool méthylique, a l'avantage d'être déjà fa- briqué, ou do pouvoir l'@tre aisément, à bas prix et en quantités illimitées, dansles mêmes usines que l'ammoniac lui-m@@.
Parmi les dérivés de l'alcool méthylique répondant aux conditions ci- dessus sont signalés à titre d'exemple et comme étant particulièrement avantageux:: le) l'oxyde de méthyle que l'on peut obtenir aisément avecdes rende- mente excellents, par déshydratation catalytique de l'alcool méthylique sivant des procédés bien connus.
2 ) les mono et di-méthylamines (pures ou en mélanges) que l'on sait préparer de diverses manières à partir del'aloool méthylique et de l'ammoniac mais que l'on pourra aussi, lorsque cela paraîtra avantageux, obtenir d'une autre façon, par exemple par l'action des halogènes sur l'acétamide ou par extraction de produits de fermentation.
Ces produits sont, à l'état liquide, solubles dans l'ammoniac liquide.
@@rs caractéristiques,, comparées à celles de l'ammoniac, sont les suivantes :
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<tb> oxyde <SEP> de <SEP> monométhy <SEP> diméthyammoniac <SEP> méthyle <SEP> lamine <SEP> lamine
<tb>
EMI4.2
--W¯--------
EMI4.3
<tb> Points <SEP> d'ébullition <SEP> - <SEP> 38 5 <SEP> - <SEP> 23 7 <SEP> - <SEP> 6
<tb>
<tb> Pouvoir <SEP> calorifique <SEP> inf.
<tb>
EMI4.4
(en ca3i, par Kilog.)... 4.490 c. 6.810 0. 8.280 Cb 9.460 c.
Température d'explosion du mélange tonnant 1.728 c, 1.9690 1,9700 2.016 Coef.d'aucroiosemmt de
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<tb> pression <SEP> par <SEP> explosion
<tb>
<tb> dumélange <SEP> tonnant <SEP> 7,68 <SEP> 8,71 <SEP> 8,35 <SEP> 8,70
<tb>
Les trois produits envisages ici à titre d'exemple en raison de leur température d'explosion et de leur puissance (caractérisée par l'accroissement de pression du à l'explosion) fortement supérieures à celles de l'ammoniac.
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rendront celziWci combustible et détonant lorsqu'ils lui seront mélangés en propor- tions convenables (voisines de 20%). En outre, et pour les mèmee raisons, la puissance du moteur s'en trouvera améliorée. d'autant plus que ces corps ont des propriétés nettement indétonantes.
Dans le cas del'oxyde de méthyle, sa volatilité étant voisine de celle
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de P8llllOniac, Il sera possible d'obtenir, si on le désire, le mélange gazeux convenable par simple détente du gaz qui surmonte le mélange liqàide dans les bouteilles. Dans le cas de mono et diméthylemines, il sera préférable delétendre le liquide lui-même dans un évaporateur afin d'obtenir un mélange gazeux de composition constante,
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Il doit être, d autre part, entendu que 10invention s'applique d'une manière générale, c'est-à-dire aussi bien dans le cas de z misciblessous forme liquide, par exemple celui de la dissolution d'un gaz liquéfié dans de l'ammoniaque liquéfié,
que dans le cas où les gaz ou au moins l'un d'eux ne raient pas liquéfiée mais simplement emmagasinés dansun récipient commun, par exemple dans le cas delà dissolution de l'un des gaz dans l'autre gaz liquéfié, etc..
On pourra également utiliser avec avantage, comme addition à l'ammoniac, de l'éthéroxyde d'éthyle, une éthylamine, ou un mélange de ces corps.
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L'invotion visedonc particulièrement, à titre de prod# industriel nouveau , un combustible constitué par un mélange d'anmoniac et d'un dérivé
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gazeux ou très volatil de l'alcool méthylique ou de l'alcool éthylique soluble dans l'ammoniac, tel qu'en particulier de l'oxyde de méthyle, ou de l'oxyde d'éthyle, de la mono ou di-méthylamine ou une éthylamine, ou un mélange de ces corps, le combustible constitué par l'ammoniac mélangé à l'un ou plusieurs de ces corps d'addition étant alors susceptible d'exploser en présence de l'air.
Comme on l'a dit plue haut , l'invention porte d'une manière générale sur tout mélange d'un gaz non utilisable seuls parce qu'il a une tension de vapeur trop élevée ou trop faible, avec un produit volatil soluble dans ce gaz et donnant l'ensemble une tension de vapeur comprise dans les limites admissibles en pratique.
A titre d'exemple, on citera l'éthane en mélange avec une quantité convenable d'éther de pétrole, d'alcool méthylique, d'oxydes de méthyle ou d'éthyle, d'acétone, d'acétal méthylique, de formiate ou d'acétate de méthyle ou d'éthyle, etc..,, ou d'un mélange de ces corps.
L'oxyde de méthyle peut servir de plus de tierssolvant pour dissoudre l'éthane dans l'ammoniaque, ce qui permet de réunir les trois gaz à l'état liquéfié dans la même bouteille et ce qui permet de n'utiliser qu'un seul détendeur.'
On peut également considérer l'utilisation de l'oxyde de méthyle pour remplacer le propage avec ou sans mélange d'éthane. Mais, pour le remplacement du butane, il peut-être bon, si la température ambiante est élevée, et confor- mément à la caractéristique ci-dessus mentionnée, de le mélanger avec des produits moins volatile, et en particulier : l'oxyde d'éthyles l'alcool méthylique, l'acé- tone la benzine, l'éther de pétrole, etc., ou un mélange quelconque de ces corps.
A titre d'indication, on va donner ci-dessous les pouvoirs calorifiques et les températures de flamme de ces diverw produits :
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<tb> Pr. <SEP> Calor. <SEP> TEmp. <SEP> de <SEP> fl@mme
<tb> (par <SEP> kilo) <SEP> inf.
<tb> @
<tb>
<tb> Butane <SEP> .......................... <SEP> 10.980 <SEP> c.k. <SEP> 1.958
<tb>
<tb> Ammoniac <SEP> ........................ <SEP> 4.490 <SEP> c.k. <SEP> 1.728
<tb>
<tb> Ethane <SEP> .......................... <SEP> 11.400 <SEP> c.k. <SEP> 1.940
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> @ <SEP> 6.810 <SEP> c.K. <SEP> 1.969'
<tb>
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<tb> Méthane <SEP> .......................... <SEP> 8. <SEP> 500 <SEP> c/m3 <SEP> 1.892
<tb>
<tb> Hydrogène <SEP> .......................
<SEP> 2.600 <SEP> c/m3 <SEP> 2.009
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> carbone <SEP> ................. <SEP> 30044 <SEP> c/m3 <SEP> 2.104
<tb>
<tb> Acétylène <SEP> 3.500 <SEP> c/m3 <SEP> 2.331.
<tb>
<tb>
(11010 <SEP> c.K.
<tb>
Lorsqu'un mélange de corps tel que décrit ci-dessus est formé dans un @@@ipient. en vue d'éviter la concentration du produit le moins volatil, il est avantageux, conformément à l'invention, de prélever dans le récipient le mélange à l'état liquide et de le conduire, tel quel, soit à l'appareil de chauffage soit à un dispositif de volatilisation.
En vue d'obtenir un mélange du gaz principal et du gaz auxiliaire possédant un pouvoir calorifique volumétrique constant, quelles que soient les conditions de fonctionnement, il y a lieu de mélanger ce* deux gaz en proportionsconstantes sans que les variations de débit du mélange aient d'in- fluence sur les dites proportions.
Pratiquement, cette condition sera réalisée de préférence dela ma- nière suivante :
Si on part de deux sources de gaz constituées en pratique par deux bouteilles due lesquelles les deux gaz respedtifs sont emmagasinés soupers- sion. Bien entendu, l'un de ces deux gaz ou même les deux peuvat être enfermés à l'état: liquide dans la bouteille. nI!! se vaporisent alors à une pression cor- respondant à la tension de vapeur saturée du liquide à la température existante et constituent par conséquent les sources de gaz sous pression mentionnées ci- dessus.
Les gaz sous pression sont détendus séparément de manière à être ame- née tous deux à la même pression. Il est alors facile d'obtenr le mélange des deux gaz en proportions constantes, en admettant dansune chambre de mélange des volumes de gaz détendus correspondant aux proportions voulues. En parti- culier, il suffit de chosir convenablement les sections des canalisations re- liant les appareils détendeurs à la chambre de mélange pour obtenir le résultat voulu.
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Une fois le, mélange des gaz obtenu dans les proportions souhaitées, on envoie ce mélange dans un carbu rateur à gaz qui incorpore la quantité d'air nécessaire pour provoquer l'explosion du tout.!'
Comme on l'a indiqué plue haut, lorsque les deux gaz peuvent "etre obtenue à l'état liquide dans des conditions de température et de pression acceptables et lorsque les liquides en question sont misoibles, on peut, confor- mément à l'invention, emmagasiner les deux gaz liquéfiée dans un récipient commun en dosant les quantités respectives de gaz liquéfiée suivant les proportions voulues.
Mais pour que les vapeurs qui se produisent dans le ré.cipient par l'évaporation du mélange de liquides contiennent des proportions constantes des deux gaz, on les fait sortir de la bouteille par un tube plongeait dans le liquide de façon à faire sortir du liquide dont la vaporisation s'opère après la sortie de la bouteille, et dans la proportion du mélange liquide. Il suffit alors d'employer un seul détendeur.
L'inventée vise également un appareil pour l'alimentation des moteurs à explosion au moyen d'un carburant gazeux conformément au procédé spécifié ci- dessus.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple fera bien comprendre de quelle manière la présente invention peut être réalisée
La figure 1 du desdn est une vue schématique, partie en cope et partie en élévation, d'un appareil confo me à l'invention.
La fig. 2 est un schéma d'installation d'un véhicule automobile.
La fig. 3 est un schéma d'une variante.
Sur ces dessins, on a représenté en,l une bouteille contenant de l'ammoniaque liquide et, en 2, une bouteille contenant un gaz auxiliaire conve- nable, qu'on supposerai par exemple, être du gaz d'éclairage éthmisé. Ces deux bouteilles sont reliées par des conduits3 et 4 des détendeure 5 et6. Le gaz ammoniaco qui s'échappe de la bouteille 1 est à un' pression constante (corres- pondant à la tension de vapeur de l'ammoniac liquéfié) tant qu'il reste de l'àm- moniaque liquide dans cette bouteille. Le détendeur 5 a donc pour rôle d'abaisser
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la pression de ce gaz de cette faleur fixe jusqu'à une valeur donnée.
Par contre, dans la bouteille 2, la pression du gaz décroît à mesure que la bouteille se vie.
Le détendeur 6 fait donc baisser la- pression du gaz s'échappant de la bouteille 2 d'une valeur décroissante, par exemple de 30 à 1 kilo, ou de 200 à 1 kilo jusqu'à. une valeur déterminée qui est la même pour la basse pression fournie par le déten- deur 5.
Les gaz détendus provenant des appareils 5 et 6 sont amenés à une chambre de mélange 7 par des canalisations 8 et 9 dont les sections correspondent au rap- port des volumes des gaz à mélanger dans la chambre 7. On conçoit que, comme les gaz fournis respectivement par les détendeurs 5 et 6 sont à la même pression, les quantités de gaz qui se mélangent dans 1 a chambre 7 sont proportionnell es aux sections des canalisations 8 et 9.
Decette manière on obtient dans la chambre 7 un mélage de gaz dont le pouvoir calorifique volumétrique est constant quel que soit le débit.
Ce mélangeest alors amené au carburateur à gaz 10 par la tuyauterie 11.
On voit en 12 l'arrivée d'air à ce carburateur et en 13, la commande du papillon desgaz.
Le fonctionnement de ce dispositif résulte suffisamment clairement de la description précédente pour rendre inutiles des explications complémentaires.
De préférence, les détendeurs seront réglés de manière à abaisser la pression des gaz jusqu'IL une valeur légèrement inférieure à la pression atmosphé- rique. De la sorte, lorsque le papillon du carburateur est fermé et qu'aucun appel susceptible d'entraîner des gaz hors de la chambre 7 n'est fait, de qui correspond à l'arrêt du moteur, les détendeurs ne débitent plus et les bouteilles de gaz comprimé sont armées par les clapets de ces détèmdeurs.
Dans des dispositifs du type qui vient d'être décrit en/regard du dessin, il semble que la bouteille 1 contiendra pratiquement toujours de l'ammoriac.
Par conte, la bouteille 2 pourra contenir l'mqelonque des gaz auxi- liaires mentionnés ci-dessus, ou même d'autres gaz qui n'ont pas été cités puisque l'énumération qui a été aite n'a été donnée qu'à titre d'exemple et n'a aucun caractère limitatif,
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On constate que, dans ce cas', comme chacun des gaz que l'on peut en- ployer dans la bouteille 2 a un pouvoir calorifique différent, il y aura lieu de modifier la section de passage dans la tuyauterie 9 suivant la nature de ces gaz.
A cet effet, on prévoit donc, sur cette tuyauterie, un organe de réglage de la section, par exemple un diaphragme 14, commandé de toute façon convenable, par exemple par un flexible 15, actionné par une commande 16 et passant dans une gâîne flexible 17, fixée à ses extrémités en 18 et 19, ou plus simplement par une vis de réglage. Chaque fois qu'on changera la nature 'du gaz contant dans -la bou- teille 2, il y aura donc lieu, par cette commande 16 (ou la vis) de modifier le réglage du diaphragme 14 de manière qu'il corresponde exactement aux propriétés du gaz en question.
Lafigure 2 représente, à titre d'exemple, le schéma d'équipement d'une voiture automobile par emploi de l'ammoniac avec addition d'un gaz comprimé constituant le gaz auxiliaire dont il a été question ci-dessus.
On voit en la, 2b, 2c, 2d, les bouteilles qui contiennent legaz com- primé en questio, en 20 la soupape d'arrivée, en 21 le robinet d'arrêt du cir- cuit des gaz provenant de ces bouteilles, 22 est un distributeur permettant de mettre en communication la tuyauterie 4 soit avec le détendeur 6, soit avec l'une ou l'autre de deux canalisations d'alimentation 23 et 24 permettant respective- ment le remplissage à l'allure rapide ou à l'allure normale. Un monomètre 25 est également relié au distributeur d'une façon constante avec interposition d'on robinet 26. La bouteille 1 est également reliée par la canalisation 3 au détendeur 5; les deux détendeurs5et 6 aboutissent, comme décrit ci-dessus, par les canalisations 8 et 9, à la chambre de mélange 7.
Le carburateur- mélangeur 10 est alimenté en mélange gazeux par cette'-chambre de mélange à tra- versla tuyauterie 11 et urnit le mélange détonant au moteur 30 dont on voit le collecteur d'admission en 31 et l'accélérateur en 32. on peut, de la manière usuelle, prévoir un carburateur à essence 33 qui peut-être substitué de toute façon convenable au carburateur à gaz et qui, notamment, par le moyen d'un robinet à 3 voies, manoeuvré depuis le tablier de la voiture, permet de marcher soit à l'essence, soit au mélange gazeux.
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En prenant le cas de l'ammoniac et d'un des produits décrits ci- dessus (pe exemple oxyde de méthyle), qui est miscible à l'état liquide avec l'ammoniac pour donner une vapeur combustible produisant avec l'air un mélange détonent, on emploiera de préférence le dispositif représenté sur la fig. 3.
Ce dispositif comprend, placées par exemple sur la voiture dont il s'agit d'assurer la traction, deux bouteilles horizontales, 41 et 42, symétri ques par rapport à un raccord double, 43, en forme de T. Ce raccord 43 porte sur chaque branche un robinet, 44 ou 45, pour permettre de mettre successive- ment chacune des deux bouteilles (que la tension de vapeur des produits emmaga" sinés met sous pression) en communication avec la canalisation commune deportie 46.
Gela permet notamment, et sans arrêter le moteur, de brancher succes- sivement aura canalisation 46 les bouteilles pleine que l'on peut avoir en réserve et qui viendront remplacer les bouteilles dont la provishe de liquide, puis de gaz, sera épuisée.
De plus, les robinets 47 et 48 placés sur les bouteilles sont prolongés à l'intérieur de celles ci par des tubes, 49 et 50, plongeant jusqu'au voisinage d'une génératrice dela bouteille, l'extrémité de l'un des tubes, 50, étant tour- née versle bas d'anns l'une des bouteilles, à savoir 42, et plongeant par consé quent dans le liquide, tandis que'é xtré mité de l'autre tube, 49, est tournée versle haut et plonge par conséquent dans la vapeur présente dans la bouteille 41.
La marche normale de la voiture se fera au moyen de la première bou- teille, 42, qui permet d'envoyer le mélange à l'étt liquide dans la canalisa tion de sortie 46. Cette canalisation est prolongée par un tube, 51, affectant la forme d'un serpentin, qui est chauffé par le pot d'échappement 52, avant de continuer jusqu'à arriver au détendeur 53, dans lequel le carburant arrivera à l'état de vapeur chaude, ne risquant pas de produire de rosée.
Pour les départe par temproids, et en attendant quele pot d'échappe- ment chauffe suffisamment le liquide pour compenser le frois produit par son éva- poration et ainsi que par la détente de sa vapeur, or. chauffe électriquement par une,résistance 54 (dont la consommation se. de 100 watts par exemple, c'est-à-dire
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égale à celle des phares) une partie rectiligne 53 de la canalisation qui est comprise entre le pot d'échappement et le détendeur.
De plus, par temps très froid par exemple , on pourra avantageusement dissoàdre de l'éthane dans l'oxyde de méthyle, .puis assurer les premiers départs à froid par de la valeur .:au moyen de la seconde bouteille (41), cette vapeur étant un peu plus riche en carbures que le mélange liquide, et permettant un départ instantané, la dépense en éleotri- cité étant d'autant plus efficace qu'elle n'aura pas à compenser lefroid de la vaporisation du liquide. Cette dépense d'électricité sera même inutile en été sur la canaliastion rectiligne de vapeur, et on pourrait la rendre inutile en hiver si l'éthane était dissous en quantité suffisante.
Il 'la de soi que les modes de réalisation qui viennent d'être décrits et qui sont représentés par les dessins n'ont été donnés qu'à titre d'exemple et qu'on pourrait s'en écarter sans pour cela sortir du cadré de l'invention.
REVENDICATIONS 1 ) Un combustible destiné à un usage quelconque, industriel ou domes- tique, et plus particulièrement un combustible pour l'alimentation des moteurs, comprenant un gaz ayant une tension de vapeur trop élevée ou trop faible pour permettre del'utiliser seul, caractérisé par l'addition à ce gaz d'un produit volatil soluble dans ce. gaz et donnant à l'ensemble une tension devapeur comprise dans les limites. admissibles en pratique.
2 ) Un combustible suivant 1 ) dans lequel le gaz mentionné en premier lieu consiste en ammoniac, caractérisé en ce que le produit ajouté à l'emmoniac est un gaz d'une densité supérieure à 0,1, et formant avec l'air un mélange déto- nant en produisant l'élévation de température nécessaire pour amener le mélange d'air et d'ammoniac au seuil de l'explosion.
3 ) Un combustible suivantl ) ou 2 ) caractérisé en ce que le produit volatil ajouté à l'ammoniac ou autre gaz est soit un gaz seul. tel qu'un carbure d'hydrogène, un oxyde de carbone etc., soit un mélange de ces gaz ou, enfin, un mélange d'un des gaz mentionnésci-dessus avec des gaz inertes, c'est-à-dire, par exemple, du gaz de ville, du gaz de hauts-'fourneaux, du gaz de fours à coke, du gaz à l'eau, etc.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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IMPROVEMENTS TO GASEOUS FUELS.
The present invention relates to fuels for various uses and, in particular, but not exclusively, to fuels intended for supplying motor vehicles.
The object of the invention is the use, in this order of ideas, of bodies with high calorific value but which hitherto had not been used for various reasons, and, in particular, of the fact that their tension steam is too high or too low.
For this purpose, in accordance with the invention. the substances in question are mixed with more or less volatile products which are soluble in the preceding ones and which bring the vapor pressure of the whole to a value within the permissible limits.
In particular, as regards the supply of motors, the invention aims to allow the practical use of ammonia which, taken in isolation, hardly forms a detonating mixture with air.
According to the invention, the use of these gases is made possible by the addition of an auxiliary body, with a density greater than 0.1, capable of forming with air a detonating mixture by producing the temperature rise
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necessary to bring the mixture of air and of the first gas to the threshold of the explosion, this addition of auxiliary gas preferably being carried out so that the volumetric calorific value of the mixture of gases remains constant under all circumstances. according to another characteristic of the invention.
moreover capable of being used in isolation, the two gases are first mixed in constant proportions, the addition of the air necessary for the explosion of the whole being effected only after these gas were mixed.
Among the auxiliary bodies, i.e. which can be used to initiate the explosion of a mixture of air and ammonia (or of a similar gas which does not detonate itself in the presence of air ) there may be mentioned either gases taken in isolation such as hydrogen carbide, carbon monoxide, methyl or ethyl etheroxide, methylamine or ethylemine, etc., or a mixture of these gases, or finally a mixture of the gases in question and other inert gases such as are obtained in the manufacture of town gas, gas from high furnaces, gas from coke ovens, gas with water, etc.
In particular, it has been found to be advantageous to use as auxiliary gas any gas which has been subjected to a treatment capable of increasing its calorific value. Among these treatments, it is necessary to specifically indicate the process of ethanization of gases or gas mixture described in the French patent application filed on September 6, 1940 for "Process of enrichment of gases for their use in the engines ", in the name of Mr. Georges-Henoré DUPONT,. to following the methanization process written in the French patent application, with the same name, filed on August 23, 1941 for" Process allowing the elimination of carbon monoxide from gases intended both for supplying engines and for domestic or industrial use ",
To facilitate the presentation of the invention,
the generic word "gas" will henceforth denote either a pure gas or a mixture of gases and it is understood that the word gas applies both to permanent gases and to the vapors of bodies which, at ordinary temperature, are not in a bad state.
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It should be noted that the present invention is particularly advantageous in that it allows the use, as fuels, of gases which, until now, had not been used very much for the supply of engines and only. in particular ammonia gas can be produced in quantities more than sufficient to supply motor vehicles without involving the consumption of materials such as coal, which are necessary for other uses and which go into the manufacture of gases other than had considered employing till this day. Ammonia can be enclosed in the liquid state in compressed gas cylinders under extremely favorable conditions with regard to the total weight to be transported including the ammonia and its contents.
Among the auxiliary substances which are particularly advantageous to employ, there will be mentioned the gaseous or very volatile derivatives of methyl alcohol which are soluble in liquefied ammonia and which consequently have the advantage of being able to be enclosed, with the latter, at the state of mixtures of specific compositions, in the same bottles,
The starting point, methyl alcohol, has the advantage of being already manufactured, or easily able to be manufactured, at low cost and in unlimited quantities, in the same factories as the ammonia itself. .
Among the methyl alcohol derivatives meeting the above conditions are indicated by way of example and as being particularly advantageous: methyl ether, which can be easily obtained with excellent yields by dehydration. catalytic converter of methyl alcohol following well-known methods.
2) mono and dimethylamines (pure or in mixtures) which we know how to prepare in various ways from methyl aloool and ammonia but which can also, when it appears advantageous, be obtained from another way, for example by the action of halogens on acetamide or by extraction of fermentation products.
These products are, in the liquid state, soluble in liquid ammonia.
@@ rs characteristics, compared to those of ammonia, are as follows:
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<tb> oxide <SEP> of <SEP> monomethyl <SEP> dimethyammonia <SEP> methyl <SEP> lamin <SEP> lamin
<tb>
EMI4.2
--W¯ --------
EMI4.3
<tb> Boiling points <SEP> <SEP> - <SEP> 38 5 <SEP> - <SEP> 23 7 <SEP> - <SEP> 6
<tb>
<tb> <SEP> calorific value <SEP> inf.
<tb>
EMI4.4
(in ca3i, by Kilog.) ... 4,490 c. 6.810 0. 8.280 Cb 9.460 c.
Explosion temperature of the thundering mixture 1.728 c, 1.9690 1.9700 2.016 Coef.
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<tb> pressure <SEP> by <SEP> explosion
<tb>
<tb> thundering <SEP> <SEP> 7.68 <SEP> 8.71 <SEP> 8.35 <SEP> 8.70
<tb>
The three products considered here by way of example because of their explosion temperature and their power (characterized by the increase in pressure due to the explosion) which are much higher than those of ammonia.
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will make it combustible and detonating when mixed with it in suitable proportions (around 20%). In addition, and for the same reasons, engine power will be improved. all the more so since these bodies have clearly indetonating properties.
In the case of methyl ether, its volatility being close to that
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of P8llllOniac, It will be possible to obtain, if desired, the suitable gas mixture by simple expansion of the gas which overcomes the liquid mixture in the bottles. In the case of mono and dimethylemines, it will be preferable to extend the liquid itself in an evaporator in order to obtain a gas mixture of constant composition,
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It should, on the other hand, be understood that the invention applies in a general manner, that is to say equally well in the case of miscible in liquid form, for example that of the dissolution of a liquefied gas in liquid form. liquefied ammonia,
only in the case where the gases, or at least one of them, are not liquefied but simply stored in a common receptacle, for example in the case of dissolution of one of the gases in the other liquefied gas, etc.
It is also possible to advantageously use, as an addition to the ammonia, ethyl etheroxide, an ethylamine, or a mixture of these substances.
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As a new industrial product, the invotion is therefore aimed in particular at a fuel consisting of a mixture of ammonia and a derivative
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gaseous or very volatile methyl alcohol or ethyl alcohol soluble in ammonia, such as in particular methyl oxide, or ethyl oxide, mono or di-methylamine or an ethylamine, or a mixture of these substances, the fuel consisting of ammonia mixed with one or more of these addition substances then being liable to explode in the presence of air.
As stated above, the invention relates generally to any mixture of a gas which cannot be used alone because it has too high or too low a vapor pressure, with a volatile product soluble in it. gas and giving the whole a vapor pressure within the limits admissible in practice.
By way of example, there will be mentioned ethane mixed with a suitable quantity of petroleum ether, methyl alcohol, methyl or ethyl oxides, acetone, methyl acetal, formate or methyl or ethyl acetate, etc., or a mixture of these substances.
Methyl ether can serve as more than a third solvent to dissolve ethane in ammonia, allowing all three gases to be liquefied in the same cylinder and allowing only one to be used. regulator.'
One can also consider the use of methyl ether to replace the propagates with or without a mixture of ethane. But, for the replacement of butane, it may be good, if the ambient temperature is high, and in accordance with the above-mentioned characteristic, to mix it with less volatile products, and in particular: the oxide of ethyl methyl alcohol, acetone, benzine, petroleum ether, etc., or any mixture of these substances.
As an indication, we will give below the calorific values and the flame temperatures of these various products:
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<tb> Pr. <SEP> Calor. <SEP> TEmp. <SEP> of <SEP> fl @ mme
<tb> (per <SEP> kilo) <SEP> inf.
<tb> @
<tb>
<tb> Butane <SEP> .......................... <SEP> 10.980 <SEP> c.k. <SEP> 1.958
<tb>
<tb> Ammonia <SEP> ........................ <SEP> 4.490 <SEP> c.k. <SEP> 1.728
<tb>
<tb> Ethane <SEP> .......................... <SEP> 11.400 <SEP> c.k. <SEP> 1.940
<tb>
<tb> Methyl <SEP> <SEP> <SEP> @ <SEP> 6.810 <SEP> c.K. <SEP> 1.969 '
<tb>
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<tb> Methane <SEP> .......................... <SEP> 8. <SEP> 500 <SEP> c / m3 <SEP > 1.892
<tb>
<tb> Hydrogen <SEP> .......................
<SEP> 2.600 <SEP> c / m3 <SEP> 2.009
<tb>
<tb> Carbon <SEP> <SEP> <SEP> ................. <SEP> 30044 <SEP> c / m3 <SEP> 2.104
<tb>
<tb> Acetylene <SEP> 3.500 <SEP> c / m3 <SEP> 2.331.
<tb>
<tb>
(11010 <SEP> c.K.
<tb>
When a body mixture as described above is formed in a container. in order to avoid the concentration of the least volatile product, it is advantageous, according to the invention, to take the mixture in the liquid state from the container and to conduct it, as it is, either to the heating device or to a volatilization device.
In order to obtain a mixture of the main gas and the auxiliary gas having a constant volumetric calorific value, whatever the operating conditions, it is necessary to mix these two gases in constant proportions without the variations in the flow rate of the mixture having influence on the said proportions.
In practice, this condition will preferably be fulfilled in the following way:
If we start from two gas sources constituted in practice by two bottles due to which the two respective gases are stored supper. Of course, one of these two gases or even both can be locked in the state: liquid in the bottle. or!! then vaporize at a pressure corresponding to the saturated vapor pressure of the liquid at the existing temperature and therefore constitute the sources of pressurized gas mentioned above.
The pressurized gases are expanded separately so that they both are brought to the same pressure. It is then easy to obtain the mixture of the two gases in constant proportions, by admitting into a mixing chamber expanded gas volumes corresponding to the desired proportions. In particular, it suffices to suitably choose the sections of the piping connecting the pressure reducing devices to the mixing chamber to obtain the desired result.
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Once the mixture of gases is obtained in the desired proportions, this mixture is sent to a gas carburetor which incorporates the quantity of air necessary to cause the explosion at all.
As indicated above, when the two gases can be obtained in the liquid state under conditions of acceptable temperature and pressure and when the liquids in question are poor, it is possible, according to the invention. , store the two liquefied gases in a common receptacle by dosing the respective quantities of liquefied gas in the desired proportions.
But so that the vapors which are produced in the receptacle by the evaporation of the mixture of liquids contain constant proportions of the two gases, they are taken out of the bottle by a tube immersed in the liquid so as to make the liquid out. the vaporization of which takes place after leaving the bottle, and in the proportion of the liquid mixture. It is then sufficient to use a single regulator.
The invention also relates to an apparatus for supplying internal combustion engines by means of a gaseous fuel in accordance with the method specified above.
The description which will follow with reference to the appended drawing given by way of example will make it clear how the present invention can be implemented.
Figure 1 of the desdn is a schematic view, part in cope and part in elevation, of an apparatus confo me to the invention.
Fig. 2 is an installation diagram of a motor vehicle.
Fig. 3 is a diagram of a variant.
In these drawings, 1 shows a bottle containing liquid ammonia and 2 shows a bottle containing a suitable auxiliary gas, which will be assumed, for example, to be ethmized lighting gas. These two bottles are connected by conduits 3 and 4 of the pressure reducers 5 and 6. Ammonia gas which escapes from cylinder 1 is at a constant pressure (corresponding to the vapor pressure of liquefied ammonia) as long as there is liquid ammonia in this cylinder. The function of the regulator 5 is therefore to lower
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the pressure of this gas of this fixed faleur up to a given value.
On the other hand, in bottle 2, the gas pressure decreases as the bottle lives.
The regulator 6 therefore lowers the pressure of the gas escaping from the bottle 2 by a decreasing value, for example from 30 to 1 kilo, or from 200 to 1 kilo to. a determined value which is the same for the low pressure supplied by the expansion valve 5.
The expanded gases coming from the apparatuses 5 and 6 are brought to a mixing chamber 7 via pipes 8 and 9, the sections of which correspond to the ratio of the volumes of the gases to be mixed in the chamber 7. It is understood that, like the gases supplied respectively by the regulators 5 and 6 are at the same pressure, the quantities of gas which mix in the chamber 7 are proportional to the sections of the pipes 8 and 9.
In this way, a gas mixture is obtained in chamber 7, the volumetric calorific value of which is constant whatever the flow rate.
This mixture is then brought to the gas carburetor 10 through the pipe 11.
We see at 12 the air inlet to this carburetor and at 13, the gas throttle control.
The operation of this device results sufficiently clearly from the preceding description to render additional explanations unnecessary.
Preferably, the regulators will be set so as to lower the gas pressure to a value slightly below atmospheric pressure. In this way, when the carburetor throttle is closed and no call likely to cause gas out of chamber 7 is made, which corresponds to stopping the engine, the regulators no longer flow and the bottles of compressed gas are armed by the valves of these detectors.
In devices of the type which has just been described with reference to the drawing, it appears that the bottle 1 will almost always contain ammonia.
By the way, bottle 2 may contain any of the auxiliary gases mentioned above, or even other gases which have not been mentioned since the enumeration which has been given has only been given to by way of example and is in no way limiting,
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It can be seen that, in this case, since each of the gases which can be used in the bottle 2 has a different calorific value, it will be necessary to modify the passage section in the pipe 9 according to the nature of these. gas.
To this end, there is therefore provided, on this pipe, a section adjustment member, for example a diaphragm 14, controlled in any suitable way, for example by a flexible 15, actuated by a control 16 and passing through a flexible cable. 17, fixed at its ends at 18 and 19, or more simply by an adjusting screw. Each time we change the nature 'of the gas contained in the bottle 2, it will therefore be necessary, by this control 16 (or the screw) to modify the setting of the diaphragm 14 so that it corresponds exactly to the requirements. properties of the gas in question.
Lafigure 2 shows, by way of example, the equipment diagram of a motor vehicle by the use of ammonia with the addition of a compressed gas constituting the auxiliary gas which was discussed above.
We see at 1a, 2b, 2c, 2d, the bottles which contain the compressed gas in question, at 20 the inlet valve, at 21 the shut-off valve of the gas circuit from these bottles, 22 is a distributor making it possible to put the pipe 4 in communication either with the regulator 6, or with one or the other of the two supply pipes 23 and 24, respectively allowing filling at the rapid rate or at the rate normal. A monometer 25 is also connected to the distributor in a constant manner with the interposition of a valve 26. The bottle 1 is also connected by line 3 to the regulator 5; the two regulators 5 and 6 lead, as described above, through pipes 8 and 9, to the mixing chamber 7.
The carburettor-mixer 10 is supplied with a gaseous mixture by this mixing chamber through the piping 11 and feeds the detonating mixture to the engine 30 of which the intake manifold at 31 and the accelerator at 32 can be seen. , in the usual way, provide a gasoline carburetor 33 which can be substituted in any suitable way for the gas carburetor and which, in particular, by means of a 3-way valve, operated from the apron of the car, allows to run either on gasoline or on a gas mixture.
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Taking the case of ammonia and one of the products described above (eg methyl oxide), which is miscible in the liquid state with ammonia to give a combustible vapor producing a mixture with air detonate, the device shown in FIG. 3.
This device comprises, placed for example on the car whose traction is to be ensured, two horizontal cylinders, 41 and 42, symmetrical with respect to a double connector, 43, in the form of T. This connector 43 relates to each branch a tap, 44 or 45, to enable each of the two bottles (which the vapor pressure of the stored products puts under pressure) to be placed in succession in communication with the common deportie pipe 46.
This makes it possible in particular, and without stopping the engine, to successively connect to line 46 the full bottles which one may have in reserve and which will replace the bottles whose provision of liquid, then of gas, will be exhausted.
In addition, the taps 47 and 48 placed on the bottles are extended inside them by tubes 49 and 50, plunging to the vicinity of a generator dela bottle, the end of one of the tubes , 50, being turned downwards from one of the bottles, namely 42, and therefore dipping into the liquid, while the end of the other tube, 49, is turned upwards and consequently plunges into the vapor present in the bottle 41.
Normal operation of the car will be by means of the first bottle, 42, which sends the mixture in the liquid state in the outlet pipe 46. This pipe is extended by a tube, 51, affecting the shape of a coil, which is heated by the muffler 52, before continuing until reaching the expander 53, in which the fuel will arrive in the state of hot vapor, not risking to produce dew.
For departures by temperature, and while waiting for the muffler to heat the liquid enough to compensate for the cold produced by its evaporation and by the expansion of its vapor, gold. electrically heated by a resistor 54 (whose consumption is 100 watts for example, that is to say
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equal to that of the headlights) a rectilinear part 53 of the pipe which is between the muffler and the regulator.
In addition, in very cold weather for example, it is possible to advantageously dissolve ethane in methyl oxide, then ensure the first cold starts with value.: By means of the second bottle (41), this vapor being a little richer in carbides than the liquid mixture, and allowing an instantaneous start, the expenditure in electricity being all the more efficient as it will not have to compensate for the cold of the vaporization of the liquid. This expenditure of electricity will even be useless in summer on the rectilinear canaliastion of steam, and it could be rendered useless in winter if the ethane were dissolved in sufficient quantity.
It 'of itself that the embodiments which have just been described and which are represented by the drawings have been given only by way of example and that one could deviate from them without departing from the scope. of the invention.
CLAIMS 1) A fuel intended for any use, industrial or domestic, and more particularly a fuel for supplying engines, comprising a gas having a vapor pressure too high or too low to allow it to be used alone, characterized by the addition to this gas of a volatile product soluble in this. gas and giving the assembly a vapor pressure within the limits. admissible in practice.
2) A fuel according to 1) in which the gas mentioned first consists of ammonia, characterized in that the product added to the ammonia is a gas with a density greater than 0.1, and forming with air a mixture detonating by producing the rise in temperature necessary to bring the mixture of air and ammonia to the point of explosion.
3) A fuel according to 1) or 2) characterized in that the volatile product added to ammonia or other gas is either a gas alone. such as hydrogen carbide, carbon monoxide etc., or a mixture of these gases or, finally, a mixture of one of the gases mentioned above with inert gases, that is to say, by example, town gas, blast furnace gas, coke oven gas, water gas, etc.
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