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"APPAREIL POUR L'EVAPORATION DE GAZ LIQUEFIE"
Il est connu d'utiliser du gaz liquéfié sous pression comms carburant de remplacement dans la traction automobile. Ce carburant liquide est gazéifié dans un évaporateur chauffé généralement par l'eau de refroidissement du moteur et est détendu dans des appareils détendeurs avant d'être amené au carburateur du moteur.
Comme la quantité de carburant gazeux requise pour l'alimentation du moteur varie dans de très larges limites avec les changements de régime du moteur, il faut que l'évaporateur puisse adapter instantanément sa production de carburant gazeux à ces fluctuations, souvent très brusques, du régime du moteur, depuis la marche à vide au ralenti jusqu'à la marche en pleine puissance.
L'invention est relative à un appareil évaporateur de construc- tion et de fonctionnement très simples, qui permet d'obtenir un résultat qui n'était pas atteint dans des conditions parfaites par les installations connues. En plus, le dispositif suivant
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l'invention assure la mise en marche à froid du moteur sans devoir recourir à aucun artifice, même par des températures très basses.
L'appareil évaporateur suivant l'invention est constitué par une chaudière dans laquelle le liquide à gazéifier est admis par une soupape commandée par un dispositif régulateur, par exemple constitué par une membrane élastique ou autre organe mobile, qui est influencé d'une part par la pression régnant dans la chaudière et, d'autre part, par l'action antagoniste de moyens élastiques, de manière à admettre le dit liquide dans la chaudière à une pres- sion déterminée, à laquelle la température d'évaporation du carburant liquide est nettement inférieure à la température de chauffage de la chaudière.
L'action des moyens élastiques influençant le dispositif régulateur est, de préférence, réglable pour pennettre de régler la pression à laquelle s'opère l'admission du liquide dans la chaudière, cette pression, une fois réglée, restant constante à tous les régimes du moteur.
Pour le cas où par suite d'une diminution brusque de l'as- piration du moteur, la continuation de la vaporisation dans la chaudière tend à faire monter la pression dans l'appareil évapo- rateur, l'invention prévoit une soupape automatique permettant le retour du liquide, et même d'une partie du liquide déjà gazéifié, vers le réservoir de liquide. Cette soupape peut être séparée ou combinée avec la soupape d'alimentation de la chaudière, ou être constituée par cette dernière soupape.
A titre démonstratif, un mode de réalisation de l'objet de l'invention se trouve décrit ci-après avec référence au dessin annexé, dans lequel : Fig. 1 montre une vue en coupe axiale de l'appareil évapora- teur suivant l'invention;
Fig. 2 montre une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de Fig. 1, et
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Fig. 3 montre un schéma de montage d'une installation suivant l'invention sur un véhicule automobile.
Le liquide à vaporiser peut être un carburant quelconque liquéfié sous pression, par exemple de l'ammoniac anhydre, de l'ammoniac anhydre acétylène, quelle que soit la proportion d'acé- tylène, ou tout autre gaz carburant liquéfiable.
L'appareil évaporateur suivant l'invention peut être utilisé pour la vaporisation de tous gaz liquéfiés, mais est spécialement destiné à être appliqué à l'alimentation de tous moteurs à ex- plosion, fixes ou montés sur un véhicule automobile. Pour l'alimen- tation de moteurs à explosion, l'installation comporte notamment un réservoir A de liquide à gazéifier, un évaporateur B, un déten- teur haute pression C et un détendeur basse pression D qui est relié au carburateur E du moteur (Fig. 3).
Comme montré en Fies. 1-2, lévaporateur selon l'invention comporte un boîtier 1 entre las cloisons 2 et 3 duquel est agencé le réseau de tubes 4. Le liquide à vaporiser est amené du réser- voir 1 par la tubulure 5 et une soupape 6, ,et est vaporisé dans les tubes 4, tandis que le carburant gazeux ainsi obtenu sort par la tubulure 7 vers le détendeur C. Le fluide chauffant, par exemple l'eau de circulation du moteur, entre par la tubulure 8, passe entre les tubes 4 et sort par la tubulure 9. Pour allonger le parcours de l'eau, il est prévu des chicanes, par exemple des cloisons 10, 11 pourvues d'ouvertures alternées 12, 13.
Il va de soi qu'on peut utiliser tout autre type de chaudière, par exemple à serpentins, et appliquer n'importe quelle source de chaleur, par exemple le gaz d'échappement du moteur ou une résistance élactrique.
La soupape d'alimentation 6 est commandée par un dispositif régulateur formé, dans l'exemple illustré, par une membrane élas- tique 14 qui est soumise, d'une part, à la pression régnant dans
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la chaudière et, d'autre part, à la pression d'un ressort nélicol- dal 15 La membrane 14 est disposée dans une ouverture ménagée dans le boîtier 1 et est serrée, à sa périphérie, entre le bord de cette ouverture et un couvercle 16 qui présente une saillie cylindrique creuse 17 formant le logement du ressort 15. Un chapeau fileté 18, se vissant sur le logement 17, permet de régler la tension du ressort 15. Au centre de la membrane 14 est fixée une tige 19 servant à commander la soupape 6.
Comme une partie du carburant liquide se vaporise, en se refroidissant, au passage dans la soupape régulatrice 6, il est préférable d'agencer le dispositif à membrane du côté de la sortie de l'évaporateur, de manière à le soustraire à 1 action du,froid.
La soupape 6 se trouve alors à proximité immédiate de la chambre de circulation du fluide chauffant, ce qui neutralise le refroi- dissement de la soupape par la détente du liquide sous pression.
Dans l'exemple illustré, la soupape 6 forme en marne temps la soupape automatique qui évite tout accroissement anormal de la pression dans la chaudière, en permettant au liquide, et même à une partie du liquide déjà gazéifié, de refluer vers le réservoir À par la tubulure 5, dès que la dite pression dépasse celle régnant dans le réservoir A. Dans ce cas, la soupape comporte, par exemple, une bille 20 qui, sous l'action d'un ressort 21, tend à fermer le forage d'un niple 22 placé dans la fond du boîtier 1. La tâte 23 de la tige 19 passe à jeu par le forage du niple 22, pour agir sur la bille 20. La course d'ouverture de celle-ci est limi- tée par une butée 24.
Dans la chaudière d'évaporation suivant l'invention, le niveau de liquide qui détermine la puissance de vaporisation, s'établit automatiquement à la hauteur correspondant à la demande de carburant gazeux du moteur. Lorsque cette demande de carburant augmente, l'appel de gaz vers les détendeurs fait tomber la pression dans la chaudière. Dès que cette pression devient infé-
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rieure à celle (généralement 2 à 2,5 Kg/cm2) à laquelle est réglée l'ouverture de la soupape d'admission sous la commande de la membrane 14, celle-ci fléchit vers le bas et la tige 19 soulève la bille 16 de son siège, sur lequel elle était appuyée sous l'action de la pression régnant dans le réservoir A, qui est beaucoup plus forte que celle régnant dans la chaudière.
Le liquide pénètre dans la chaudière et fait monter le niveau de liquide dans celle-ci, de manière à augmenter sa surface de chauffe active et donc aussi le débit de carburant gazeux. Dès que la pression dans la chaudière remonte jusqu'à la pression de réglage, la membrane 14 comprime le ressort 15 et referme la sou- pape 6. Lorsque la demande de carburant par le moteur diminue, la pression dans la chaudière augmentera de sorte que la soupape 6 reste fermée. Le niveau de liquide descendra jusqu'au niveau correspondant au nouveau régime du moteur et le dispositif régu- lateur agira alors sur la soupape de manière à maintenir ce niveau.
Il peut arriver qu'après avoir demandé au moteur sa puis- sance maximum, il se produit une diminution brusque et importante de la demande de carburant gazeux, qui peut même devenir nulle si l'on arrête le moteur. Le niveau de liquide est alors élevé dans la chaudière et la vaporisation est intense, tandis que les détendeurs C et D sont fermés. La pression monte rapidement dans la chaudière, mais il n'en résulte aucun danger, puisque la sou- pape 6 s'ouvre automatiquement dès que la pression dépasse celle régnant dans le réservoir A, la tension du ressort 21 pouvant être., très faible. Le niveau de liquide dans la chaudière descend par suite de l'évacuation du liquide vers le réservoir A, cette évacuation pouvant même être totale en cas d'arrêt du moteur. La vaporisation est alors de nouveau adaptée aux besoins momentanés du moteur.
La chaudière devra être construite pour résister aux marnes pressions que le réservoir de stockage.
La mise en marche du moteur à froid est aisée, même à des
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températures très basses. Ainsi, la température d'évaporation de l'ammoniac acétylène à 22% environ, est de l'ordre de . 38 et - 31 C. aux pressions de 2 et 2,5 kg/cm2 respectivement, qui peuvent être admises comme pressions normales de marche de la chaudière. Par une température de - 10 C, ce qui est déjà fort froid, on disposera encore d'un écart de 20 à 3000 entre la tempe-* rature du fluide de chauffage et la température de vaporisation du carburant liquide, ce qui est amplement suffisant pour alimen- ter le moteur au ralenti.
Dès que le moteur tourne, la tempé- rature du fluide chauffant la chaudière monte rapidement et le moteur peut fonctionner à plein rendement. Au moment de la mise en marche, on peut d'ailleurs réduire provisoirement la pression de marche de la chaudière en diminuant la tension du ressort 15 par le dévissage du chapeau 18, de manière à abaisser la tempé- rature de vaporisation du carburant et augmenter ainsi l'écart de température utile pour la vaporisation.
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"APPARATUS FOR THE EVAPORATION OF LIQUEFIED GAS"
It is known to use pressurized liquefied gas as an alternative fuel in automotive traction. This liquid fuel is gasified in an evaporator generally heated by the engine cooling water and is expanded in pressure reducing devices before being fed to the engine carburetor.
As the quantity of gaseous fuel required to supply the engine varies within very wide limits with changes in engine speed, the evaporator must be able to instantly adapt its production of gaseous fuel to these fluctuations, often very sudden, of the temperature. engine speed from idling to idling to full power.
The invention relates to an evaporator apparatus of very simple construction and operation, which makes it possible to obtain a result which was not achieved under perfect conditions by known installations. In addition, the following device
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the invention ensures that the engine is cold started without having to resort to any artifice, even at very low temperatures.
The evaporator apparatus according to the invention is constituted by a boiler into which the liquid to be gasified is admitted by a valve controlled by a regulating device, for example constituted by an elastic membrane or other movable member, which is influenced on the one hand by the pressure prevailing in the boiler and, on the other hand, by the antagonistic action of elastic means, so as to admit said liquid into the boiler at a determined pressure, at which the evaporation temperature of the liquid fuel is significantly lower than the heating temperature of the boiler.
The action of the elastic means influencing the regulating device is preferably adjustable so as to allow the pressure at which the liquid is admitted into the boiler to be adjusted, this pressure, once adjusted, remaining constant at all operating speeds. engine.
In the event that, following a sudden decrease in the suction of the engine, the continuation of the vaporization in the boiler tends to increase the pressure in the evaporator apparatus, the invention provides an automatic valve allowing the return of the liquid, and even part of the already carbonated liquid, to the liquid reservoir. This valve can be separate or combined with the boiler supply valve, or be constituted by the latter valve.
By way of demonstration, an embodiment of the object of the invention is described below with reference to the appended drawing, in which: FIG. 1 shows an axial sectional view of the evaporator apparatus according to the invention;
Fig. 2 shows a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and
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Fig. 3 shows an assembly diagram of an installation according to the invention on a motor vehicle.
The liquid to be vaporized can be any fuel liquefied under pressure, for example anhydrous ammonia, anhydrous ammonia acetylene, whatever the proportion of acetylene, or any other liquefiable fuel gas.
The evaporator apparatus according to the invention can be used for the vaporization of all liquefied gases, but is especially intended to be applied to the supply of all explosion-proof engines, stationary or mounted on a motor vehicle. For supplying internal combustion engines, the installation comprises in particular a reservoir A for liquid to be gasified, an evaporator B, a high pressure expansion valve C and a low pressure expansion valve D which is connected to the carburetor E of the engine ( Fig. 3).
As shown in Fies. 1-2, the evaporator according to the invention comprises a housing 1 between the partitions 2 and 3 of which the network of tubes 4 is arranged. The liquid to be vaporized is brought from the reservoir 1 through the pipe 5 and a valve 6, and is vaporized in the tubes 4, while the gaseous fuel thus obtained exits through the pipe 7 to the pressure reducer C. The heating fluid, for example the circulating water of the engine, enters through the pipe 8, passes between the tubes 4 and exits through the pipe 9. To lengthen the course of the water, baffles are provided, for example partitions 10, 11 provided with alternating openings 12, 13.
It goes without saying that one can use any other type of boiler, for example with coils, and apply any heat source, for example the exhaust gas from the engine or an electric resistance.
The supply valve 6 is controlled by a regulating device formed, in the example illustrated, by an elastic membrane 14 which is subjected, on the one hand, to the pressure prevailing in the valve.
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the boiler and, on the other hand, to the pressure of a nelicol- dal spring 15 The membrane 14 is arranged in an opening made in the housing 1 and is clamped, at its periphery, between the edge of this opening and a cover 16 which has a hollow cylindrical projection 17 forming the housing of the spring 15. A threaded cap 18, screwing onto the housing 17, adjusts the tension of the spring 15. In the center of the membrane 14 is fixed a rod 19 used to control valve 6.
As part of the liquid fuel vaporizes, on cooling, as it passes through the regulating valve 6, it is preferable to arrange the membrane device on the outlet side of the evaporator, so as to remove it from the action of the evaporator. ,cold.
The valve 6 is then located in the immediate vicinity of the heating fluid circulation chamber, which neutralizes the cooling of the valve by the expansion of the pressurized liquid.
In the example illustrated, the valve 6 forms in time the automatic valve which avoids any abnormal increase in the pressure in the boiler, by allowing the liquid, and even a part of the already carbonated liquid, to flow back towards the tank A by tubing 5, as soon as said pressure exceeds that prevailing in reservoir A. In this case, the valve comprises, for example, a ball 20 which, under the action of a spring 21, tends to close the borehole of a niple 22 placed in the bottom of the housing 1. The head 23 of the rod 19 passes in play through the drilling of the niple 22, to act on the ball 20. The opening stroke of the latter is limited by a stop 24.
In the evaporation boiler according to the invention, the liquid level which determines the vaporization power is automatically established at the height corresponding to the demand for gaseous fuel from the engine. When this demand for fuel increases, the call for gas to the regulators drops the pressure in the boiler. As soon as this pressure becomes lower
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greater than that (generally 2 to 2.5 Kg / cm2) at which the opening of the inlet valve is adjusted under the control of the diaphragm 14, the latter flexes downwards and the rod 19 lifts the ball 16 of its seat, on which it was supported under the action of the pressure prevailing in the tank A, which is much stronger than that prevailing in the boiler.
The liquid enters the boiler and causes the liquid level in it to rise, so as to increase its active heating surface and therefore also the flow of gaseous fuel. As soon as the pressure in the boiler rises to the set pressure, the diaphragm 14 compresses the spring 15 and closes the valve 6. When the demand for fuel by the engine decreases, the pressure in the boiler will increase so that valve 6 remains closed. The liquid level will drop to the level corresponding to the new engine speed and the regulator will then act on the valve so as to maintain this level.
It may happen that after having asked the engine for maximum power, there is a sudden and significant decrease in the demand for gaseous fuel, which may even become zero if the engine is stopped. The liquid level is then high in the boiler and the vaporization is intense, while the regulators C and D are closed. The pressure rises rapidly in the boiler, but this does not result in any danger, since the valve 6 opens automatically as soon as the pressure exceeds that prevailing in the tank A, the tension of the spring 21 possibly being very low. . The level of liquid in the boiler drops as a result of the evacuation of the liquid towards the tank A, this evacuation being able even to be total in the event of stopping of the engine. The vaporization is then again adapted to the momentary needs of the engine.
The boiler should be constructed to withstand the pressures of the storage tank.
It is easy to start the engine from cold, even at
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very low temperatures. Thus, the evaporation temperature of approximately 22% acetylene ammonia is of the order of. 38 and - 31 C. at pressures of 2 and 2.5 kg / cm2 respectively, which may be accepted as normal boiler operating pressures. At a temperature of - 10 C, which is already very cold, there will still be a difference of 20 to 3000 between the temperature of the heating fluid and the vaporization temperature of the liquid fuel, which is more than sufficient. to feed the engine at idle speed.
As soon as the engine is running, the temperature of the heating fluid in the boiler rises rapidly and the engine can run at peak efficiency. When starting up, the operating pressure of the boiler can also be temporarily reduced by reducing the tension of the spring 15 by unscrewing the cap 18, so as to lower the vaporization temperature of the fuel and increase thus the difference in temperature useful for vaporization.