<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
"Procédé pour homogénéiser un fluide gazeux."
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif destinés à séparer d'un fluide gazeux les particules solides ou liquides qu'il a pu entraîner.
Le procédé conforme à l'invention consisté fondamenta- lement à interposer sur le trajet du fluide gazeux une surface de forme telle que les dites particules, qui viennent la heurter, soient recueillies et entraînées par une faible partie du fluide.
Ce procédé peut être appliqué pour épurer un gaz char- gé de poussières; les particules, solides, c'est-à-dire les pous- sières, entraînées par une partie, de ce gaz, sont alors dirigées vers un détendeur dans lequel elles se déposent, tandis que le gaz qui les a entrainées, est aspiré par la dépression créée dans le col d'un. venturi, pour¯ être mélangé au restant du gaz.
Mais le procédé conforme à l'invention est applicable .,en particulier pour homogénéiser le mélange gazeux qui sort d'un carburateur et est destiné à alimenter un moteur à explosion. En effet dans un tel mélange le combustible ,liquide ne se présente pas seulement sous forme de vapeur, mais aussi sous forme de petites gouttelettes entraînées par le mélange. Dans ce cas les
<Desc/Clms Page number 3>
gouttelettes sont avantageusement entraînées vers une paroi chau- de, au contact; de laquelle elles s'évaporent, les vapeurs ainsi formées étant ensuite mélangées au fluide gazeux.
Les gouttelettes entraînées sont partiellement pulvéri- sées par suite des chocs successifs qui elles subissent et, lors- que la paroi est suffisamment chaude, vaporisées. Si cette pa-
EMI3.1
roi est en un métal ayant une action citalytîque, le carburant subit un certain crac]<Ins.
.a::â ...'s. "',,\? ,111 fin : tu;::::" : '<, "",:-"3.';'! ':,} bzz cylindres du moteur, on évite de réchauffer la totalité du mélange carburé,.en ne faisant passer qu'une partie de celui-ci dans le circuit de chauffage; un dispositif permet de faire passer la to- talité du mélange dans ledit circuit de chauffage, lors de la marche à charge réduite, ou au ralenti, car alors la question du remplissage des cylindres n'est plus primordiale, et on a intérêt à avoir un carburant aussi bien vaporisé que possible.
Pour les carburants à faible chaleur de vaporisation, il suffit d'un chauffage relativement peu important, effectué dans le corps même de l'appareil disposé sur le passage du mélange carburé, effectué par exemple, au moyen de l'eau de refroidisse- ment du moteur, circulant dans une double paroi de l'appareil; mais lorsqu'il s'agit d'un carburant peu volatil à grande chaleur de vaporisation, on fait usage d'un gazéificateur à grande surfa- ce de chauffe qui est disposé en dehors de la tubulure parcourue par le mé lange carburé .
Afin que, dans ce dernier cas le moteur conserve une souplesse et une nervosité suffisantes, on fait intervenir un car- burant très volatil, tel que l'essence, dans les périodes de ra- lenti, et dans les accélérations, on fait usage d'une pompe à essence, qui envoie directement ce carburant dans un endroit
<Desc/Clms Page number 4>
quelconque de la canalisation, afin de faciliter les reprises.
En outre, pour que le chauffage du gazéificateur reste suffisamment important dans la marche au ralenti, on freine plus ou moins les gaz d'échappement à la sortie de l'appareil, lorsque la totalité de ces gaz passent au travers de celui-ci, et, dans le cas où l'on ne fait passer qu'une partie de ces gaz dans le cir- cuit de chauffage, on dispose un volet de freinage en aval de la prise de gaz d'échappement, que l'on ferme plus ou moins dans les périodes de ralenti afin de faire/plus de gaz, et éventuellement la totalité, dans ledit circuit passer de chauffage.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus comprend un bol placé dans la conduite de passage du fluide gazeux, dont la concavité est dirigée vers l'arrivée du dit fluide et dont le fond est relié à une enceinte annulaire c@axiale avec le bol et communiquant avec la conduite d'alimenta- tion du moteur en aval du bol.
D'autres caractéristiques complémentaires de l'inven- Lion apparaitront dans la description donnée ci-après, avec réfé- rence aux dessins annexés, de différents exemples de réalisation du dispositif.
Dans ces dessins : fig. 1 est une coupe verticale suivant 1-1 de fig, 2 d'un premier mode de réalisation; fige 2 en est une coupe suivant II-II de fig. 1; fig. 3 en est une vue en plan; fig. 4 est une coupe suivant III-III d'une variante ; fig. 5 est une coupe verticale d'un deuxième mode de réalisation ; fige 6 en est une coupe horizontale; fig. 7 et fig. 8 représentent la prise du fluide chauf
<Desc/Clms Page number 5>
fant; fig. 9 représente schématiquement on coupe un troisiè- me mode de réalisation destiné à l'épuration clfls gaz; fig. 10 représente en coupe un quatrième mode de réa- lisation; fig. 11 est une vue en coupe suivant XI-XI de fig. 12 d'un cinquième mode de réalisation;
fig. 12 en est une coupe suivant XII-XII de fig. 11; fig. 13 en est une coupe suivant XIII-XIII de fig. 12; fig. 14 est une coupe transversale d'un sixième mode do réalisation; fig. 15 en est une coupe suivant XV-XV de fig. 14; fig. 16 représente en coupe le bol du dispositif de fig. 14 et 15; fig. 17 représente le montage d'un échangeur de cha- leur sur la canalisation des gaz d'échappement; fig. 18 est une coupe longitudinale d'un échangeur de chaleur; fig.19 est une vue en plan d'une des rondelles pla- cées autour du tube central de l'échangeur de fig. 8; fig. 20 en est une vue en coupe suivant XX-XX de fig.
19 ; fig. 21 est une vue en coupe circulaire supposée dé- roulée sur un plan de l'escalier formé par les rondelles; fig. 22 représente en coupe un septième mode de réa- lisation; fig. 23 représente un détail à plus grande échelle du dispositif représenté fig. 15; fig. 24 est une coupe de la conduite de fluide par un plan passant par les orifices mettant en communication la dite
<Desc/Clms Page number 6>
conduite avec l'enceinte..
Dans le dispositif représenté aux fig. 1 à 4,, qui est destiné à homogénéiser un mélange provenant d'un carburateur et dans lequel le dit mélange arrive par la partie supérieure, une surface en forme d'entonnoir 1 reçoit les gouttelettes les plus lourdes qui sont entraînées par l'air de carburation, lesquelles sont projetées par leurs forces d'inertie,, tandis que les plus légères, sont entraînées par la partie du fluide qui est déviée suivant les grandes flèches a, et dirigées vers la canalisation centrale 2.
Un évasement 3 est disposé à l'entrée de l'appareil afin, en augmentant la section de passage,, de diminuer la résis- tance opposée au passage du fluide par l'interposition de'la surface 1.
Une petite partie du fluide pénètre dans l'entonnoir d'où, tout en entraînant les gouttelettes qui s'y trouvent proje- tées, elle est dirigée vers une cavité annulaire 4 par les con- duits 5 ; des ouvertures 6 sont pratiquées dans les parois inté- rieures de la cavité annulaire 4 , et, grâoe à la forme de ventu- ri donnée à cette paroi 7, il se produit une aspiration du fluide qui se trouve dans la cavité 4, vers la canalisation principale 2.
Il se crée donc un courant de circulation, indiqué par les petites flèches b ,du fluide prélevé dans la veine centrale de la canalisation d'entrée, lequel passant par les conduits 5 , pénètre dans la cavité annulaire 4 pour retourner ensuite vers la zone périphérique de la canalisation principale 2 par les ouver- tures6.
Ce parcours présente déjà un premier avantage, qui est de ramener vers la périphérie de la canalisation principale, les veines de fluides prélevées dans la partie centrale, ce qui con-
<Desc/Clms Page number 7>
court grandement à homogénéiser le mélange, surtout si, comme il est prévu, les ouvertures 6 sont établies de façon à provoquer un mouvement de rotation du fluide au moment de sa réadmission.
S@ en outre l'on chauffe la paroi extérieure de la ca- vité 4, par exemple, au moyen d'un fluide chaud circulant dans la cavité annulaire 8 concentrique à la précédente 4, fluide qui pénètre dans le corps de l'appareil par l'ouverture 9 et en sort par l'ouverture 10, on transforme en vapeur le liquide qui circule dans la cavité 4 sous forme de gouttelettes lesquelles sont vio lemment projetées sur la paroi chauffée de cette cavité 4, et cette vapeur étant réintroduite dans la canalisation 2, par les ouvertures 6, il en résulte une amélioration considérable de la qualité du mélange combustible envoyé au moteur.
Dans l'appareil dont on voit la coupe Figure 4, le fluide chauffant arrive par la tubulure40 , pénètre dans la ca- vité 8, puis sort de l'appareil par la tubulure 41; en 42 est disposé un robinet qui permet de régler la valeur du débit de fluide, c'est-à-dire de régler la température du chauffage. Ce robinet peut être commandé à distance, par exemple, à partir du tableau de bord d'une voiture, par le levier 45. Dans le cas d'un combustible très volatil, par exemple d'essence très légère, on peut se dispenser de réchauffer le corps de l'appareil par un fluide spécial, et se contenter de la chaleur amenée par conduc- tion en provenance des parois du moteur.
L'appareil est alors bien simplifié; il ne comporte pas d'ouvertures latérales 9 et 10, et les cavités annulaires 4 et 8 sont réunies en une seule, par la suppression de la paroi 11. Voir fig. 10 expliquée plus loin
Au point de vue fabrication, l'entonnoir 1 et les cor.- duits 5, sont constitués par deux pièces semblables embouties 12 et 13 en une seule pièce repliée sur elle-même, comportant
<Desc/Clms Page number 8>
des flasques plana latéraux en 14 et 15, et centraux 16 et 17 à la partie inférieure. Ces flasques servent de centrage à i'en- semble de ces deux pièces qui sont maintenues en place par la pa- roi intérieure de la cavité annulaire 4, constituée elle-même par deux pièces symétriques 18 et 19 ou par une seule pièce emboutie.
'Ce;) pièces comportent des ouvertures' 20 et 21 par lesquelles pêne.* trent les conduits 5 et leurs bords latéraux sont constitués par des flasques plans 22 et 23; ces deux pièces sont ainsi centrées et 'maintenues en place à l'intérieur du cylindre 11.
On peut avantageusement donner aux flasques 14 et ,15, ou 17 et 18 dos formes telles qu'elles provoquent un mouvement de gi- ration du fluide autour de l'axe de la canalisation, dans le' but de parfaire l'homogénéité du mélange au sortir de l'appareil. Ce mouvement de giration pourrait aussi être provoqué par de petits déflecteurs indépendants placés convenablement sur le passage du fluide à l'intérieur de l'appareil ou par une orientation conve- nable des conduits 5.
L'ensemble des pièces ci-dessus est introduit dans le 'corps de l'appareil 24 et maintenu en place par un sertissage à la partie supérieure, soit directement soit au moyen de l'inter- médiaire d'une rondelle' 25.
Les Figures 5 et 6 donnent les coupes d'un appareil- destiné au cas d'un liquide carburant très peu volatil. Lea gout- telettes qui pénètrent dans l'entonnoir 33 sont entraînées par .une petite partie du fluide qui les. dirige par le conduit 54 vers l'ouverture 55.sur laquelle.est branchée une canalisation, non figurée sur le dessin, qui conduit le mélange vers un échan- geur de température à grande surface chauffé par les gaz d'échap- pement du moteur, ou par tout autre moyeno Au sortir de-cet é- changeur, les gouttelettes liquides, qui ont été transformées er
<Desc/Clms Page number 9>
vapeur, et mélangées au fluide d'entraînement, retournent dans l'appareil par la canalisation branchée sur l'ouverture 36, et de là,
sont aspirées par les ouvertures 37 vers l'intérieur de la canalisation principale,
Des cloisons longitudinales 59 empêchent la communi- cation directe de la cavité 38 avecla tubulure 35.
Grâce à ce dispositif, on peut chauffer fortement une petite partie de l'air carburé afin de vaporiser les goutte- lettes liquides qui s'y trouvent, sans échauffer.sensiblement le reste de cet air, de sorte que l'ensemble, au sortir de l'ap- pareil n'a pas subi une notable élévation de température, qui se- rait nuisible au bon remplissage des cylindres.
Les Figures 7 et8 montrent un mode de fixation des p@@- ses de fluides sur une canalisation parcourue par le fluide chauf@ fant, par exemple, la canalisation des gaz d'échappement du mo- teur.
L'extrémité coupée en biseau d'un tube 44 est intro- duits dana la canalisation 45 en question, et son orifice infé@ rieur est orienté face à l'arrivée du fluide, pour la prise de 'départ, et en sens contraire, pour le retour du fluide après usa. ge. Ce tube est serti dans un petit aylindre emboutimuni d'une embase, 46,. laquelle est appliquée sur la parei de la canalisa'- tion au moyen d'un collier de serrage, avec interposition d'un joint en amiante 47 ( ou de toute autre matière convenable) .
Ces prises de fluide sont reliées à l'appareil décria précédemment Fig. 4 eu moyen de tubes flexibles fixés par se raga sur les embouts 44, d'une part, et 4C et 41 d'autre part.
La Figure 9 donne la coupe schématique d'un épurateur de gaz contenant des poussières; celui-ci arrive par la tubulure 26, les poussières à éliminer sont projetées grâce à leur force
<Desc/Clms Page number 10>
vive, vers l'intérieur de l'entonnoir 27, d'où une'partie du fluide les entraîne vers un collecteur détendeur 28, par le conduit 29. Le fluide d'entraînement, après avoir abandonné les poussières qu'il contenait est ramené vers la canalisation 26 par les orifices 30, grâce à la dépression causée par la forme de venturi donnée à cette canalisation.
Un second entonnoir identique au premier, est dispo@ .se en 31 mais la partie amont de la canalisation a une forme dif- férente'de la précédente, donnée à titre de variante, -et présenta une ouverture conique 32 dans le but de provoquer une certaine turbulence du fluide, et de diriger la totalité de celui-ci vers l'intérieur de l'entonnoir 31.
On peut disposer ainsi une série d'entonnoirs les uns au dessous des autres, de façon à débarrasser,le fluide"des poussières les plus.lourdes qu'il entraînait; celles-ci tombent au fond du collecteur 28 et en sont retirées par une ouverture. - - latérale,
La Figuré 10 montre la coupe d'un mode de. réalisation d'un appareil semblable aux précédents maisne comportant-aucun circuit de chauffage,
L'entonnoir 48 comporte un certain nombre de conduits tels que 49, ( dont un seul a été figuré pour ne pas compliquer la Figure) qui aboutissent dans une cavité annulaire 50'creusée dans la paroi du corps de l'appareil 51.
Cette cavité.débouche dans la canalisation centrale par des ouvertures telles .que 52" par lesquelles se transmetl'aspiration dûe à la dépression ré- gnant en ces points dans la canalisation, en raison de la vitesse du fluide.
Pour des carburants très volatils on peut supprimer la cloison 53 ; l'appareil comprend alors simplement un entonnoir
<Desc/Clms Page number 11>
48 muni de conduits 49 qui projettent les gouttelettes liquides captées contre les parois de la cavité annulaire 50.
L'effet produit par l'interposition de cet appareil dans la canalisation d'alimentation du moteur est double comme pour .ces précédents : 1 - il provoque un brassage du fluide er, amenant vers la périphérie les veines fluides prélevées dans la partie centrale ; et 2 -il favorise la gazéification des gout telettes liquides captées¯grâce à la chaleur des parois du corp 51.
Un obturateur manoeuvrable ,. il la main ou automatiquement peut être disposé dans la partie inféri@u- re de la canalisation constituée par la cloison circulaire 55 de façon à obliger, si on le désire, la totalité du fluide par- courant l'appareil à passer par les conduits latéraux 46 et à venir heurter les parois 51 de l'appareil.
L'appareil représenté Figures Il et 12, est constitua par un corps 101 muni de deux tubulures 102 et 103 par lesquelles circule le fluide de'chauffage par exemple, l'eau de refroidisse- ment du moteur, ou bien des gaz d'échappement, afin de maintenir à une température relativement élevée, la paroi intérieure 104.
Le mélange carburé,'sortant du carburateur, pénètre dans l'appa- reil dans le sens de la flèche 105; en 106 est une sorte d'entoi- noir qui comporte deux canalisations de sortie 107 et 108 dont les sections relativement rectangulaires, sont inclinées par rap- port à l'axe de l'appareil, de façon à imprimer un mouvement gi ratcire au fluide qui parcourt l'intérieur de la chemise cylin- drique 109.
L'entrée de l'entonnoir 106 a un diamètre au moins égal -- celui de la canalisation d'entrée de l'appareil de façon que toutes les gouttelettes liquides de notables dimensions, en- traînées par l'air de carburation, soient précipitées par leur
<Desc/Clms Page number 12>
force vive dans l'intérieur dudit entonnoir suivant les flèchet- tes @@l, car elles sont trop lourdes pour être détournées de leur dire-, .-''-on rectiligne afin de contourner cet entonnoir, comme le font on grande majorité les molécules d'air qui, lorsque le volet 110 est ouvert, (position de la Figure 12) suivent le chemin in- diqué par les flèches en pointillé 112 ( Figure 13).
Ces gouttelettes entraînées par la partie de fluide qué pénètre dans l'entonnoir, passent par les deux conduits 107 et 108, et sont projetées avec force contre la paroi chauffée 104 où elles se brisent et sont, ou pulvérisées en'très fines parti... cules,ou transformées en vapeur ; le tout est alors réintégré dans la canalisation centrale par l'intervalle circulaire existant entre le corps de l'appareil, et la chemise cylindrique 109.
On voit que, de cette façon, seule une partie peu im- portante du mélange carburé est soumise au chauffage et il n'en résulte qu'une très faible élévation de température du mélange admis dans les cylindres.
Par contre, si l'on ferme graduellement le volet 110, une portion de plus en plus grande du fluide passe dans le cir- cuit de chauffage c'est-à-dire entre la chemise 109 et la paroi chauffée 104, jusqu'au moment où le volet étant entièrement, fermée c'est la totalité du mélange qui y passe.
Le volet 110 est commandé soit à la main, soit automati- quemen;,, par exemple, son mouvement peut être lié à celui, du vc- let d'accélération du moteur de. façon que, au ralenti, le volet 110 soit complètement fermé, puis, à partir de la marche à demie.. puissance, il s'ouvre assez brusquement pour l'être entièrement à pleine marche. En agissant ainsi on profite à la fois d'une parfaite gazéification dans la marche au ralenti, et d'un bon rem- plissage massique,'des cylindres, dans la marche à pleine charge.
<Desc/Clms Page number 13>
Les sections de passage du fluide autour de la chemise 109 sont calculées de façon à opérer un certain laminage du fluide qui le parcourt, lequel, suivi d'une détente, favorise
EMI13.1
la va= # isation.
@n peut en outre disposer dans ce passage des déflec- teurs en forme d'hélice, de façon à provoquer un mouvement gira- taire du fluide qui le parcourt, ce qui favorise la projection des gouttelettes contre la paroi chauffée 104.
L'appareil représenté Figures 14, 15 et 16 est destiné,, comme le précédent, à prélever les gouttelettes contenues dans le fluide, mais au lieu que le chauffage soit effectué dans le corps de l'appareil lui-même, il se fait dans un gazéificateur séparé, représenté Figure 18.
Le mélange carburé pénètre dans l'appareil dans le sens de la flèche 113; les gouttelettes recueillies dans l'entonnoir 114 sont entraînées par une partie de l'air de combustion vers la tubulure 115 qui est reliée à la tubulure 116 u gazéificateur (Figure lE) par un tube flexible ou non.
Le fluide sort du gazéi- ficateur par le tube central 117 relié au tube 118 de l'appareil Figure 15, il est conduit dans la chambre annulaire 119.d'où il passe par les ouvertures 120 pratiquées dans les parois de ventu- ri 121 Ces ouvertures sont rectangulaires et inclinées', sur l'axe du venturi, les débouchures métalliques 122 sont repliées vers l'intérieur du venturi et constituent ainsi un ensemble d'ailettes inclinées toutes dans le même sens., qui ont pour effet de provoquai? un rapide mouvement giratoire du fluide qui passe dans le venturi,
La Figure 23 montre un système d'ailettes du même genre appliqué au cas d'une couronne cylindrique 123.
On peut disposer simplement cette couronne dans un tube, en l'appliquant contre la paroi intérieure ce qui a seulement pour effet de provoquer le
<Desc/Clms Page number 14>
mouvement giratoire du fluide qui parcourt le tube; mais on peut aussi, comme figuré Figure 23, utiliser cette couronne= pour introduire à l'intérieur du tube un nouveau fluide-arrivant dans un logement annulaire 124, lequel, passant par les orifices 120 est réparti d'une façon homogène dans le'-sein du.fluide com tenu dans le tube, en même temps que le mouvement giratoire dû à la présence des ailettes inclinées, assure un brassage énergi que des deux fluides.
Le gazéificateur représenté Figure 18 comporte,un tube central 125 autour duquel sont disposées des,rondelles 126 repré- sentées en plan Figure 19 et suivant les coupes XX-XX sur la Fi@ gure 20. Ces -rondelles sont' en métal découpé et comportent deux grandes échancrures bordées par des parties rectangulaires repl é@@ perpendiculairement .à leur plan, dont deux d'un côté.en ,128 et 129 et deux dé l'autre en 130 et 131.
On a représenté,en poin- tillé en 127 Figurer 19, le rabattement sur le plan de ,la rondel- . le du rectangle' 128,.qui, ainsi que le rectangle '129 est replié en avant du plan de la Figure, 'par 'contre, lesrectangles de mê- mes dimensions 130 et..151' sont repliés en arrière. Toutes ces rondelles 126 sont identiques sauf les deux extrêmes dont on a supprimé le,9rectangles ,qui,.seraient repliés du côté extérieur de l'ensemble.
Ces rondelles'sont enfilées' sur le tube 125 et tenues à l'écartement voulu'par des rondelles tubulaires 132; le tout est énergiquement serré, par les écrous 133; les parties repliées sont accrochées-les unes contre les autres formant une sorte, d'escalier circulaire à double révolution suivant la Figure 21 qui .schématise une vue en coupe circulaire déroulée sur un plan,
L'ensemble du tube et des rondelles forme un tout. amovible facile à enlever pour le nettoyage ; ilsuffit pour ce?.1;,
<Desc/Clms Page number 15>
de démonter le couvercle 134, tenu par exemple par des écrous à oreilles, puis de tirer sur la poignée 135, solidaire du tube, le tube élan': simplement emmanché dans un logement prévu au fond de l'appareil.
Le corps de l'appareil comporte deux tubulures 137 et 138 par où circule le fluide chauffant qui peut être l'eau de refroidissement du moteur, ou des gaz d'échappement, et il est calorifuge extérieurement en 139. Le fluide qui pénètre par la tubulure 116, passe dans les échancrures des rondelles disposée:: en forme d'excalier, comme dit ci-dessus suivant un parcours hé.. licoïdal, où il est soumis aux actions suivantes 1 - à celle d'une force centrifuge considérable, puisque le fluide était an@ mé d'une grande vitesse, il en résulte un mouvement de rotation de plusieurs milliers de tours à la minute autour de l'axe du tube;
les gouttelettes liquides entraînées par ce fluide, sont alors projetées avec force contre les parois chauffées 136 où elles se vaporisent. 2 - à une suite de chocs sur les parties rectangulaires repliées des rondelles, constituant les contre- marches de l'escalier circulaire, ce qui a pour effet de favoriser la pulvérisation des gouttelettes. 3 - à une succession de com pressions et de détentes du fait des parties étranglées entre le- bords des marches de l'escalier, telles que 138-139. 4 - à un eontact énergique avec les parois, c'est-à-dire les surfaces des rondelles dont la matière judicieusement choisie exerce une ac- tion catalytique qui, jointe à celle de la chaleur,effectue un certain cracking du carburant liquide.
Le fluide carburé, âpre;? avoir subi les transformations résultant des actions ci-dessus, pénètre dans le tube central pour sortir du gazéificateur par la tubulure 117.
Un tel gazéificateur est utilisé principalement pour
<Desc/Clms Page number 16>
les carburants peu volatils, à grande chaleur de vaporisation, tels que gaz-oil, etc... Afin.d'assurer un chauffage élevé même quand.le moteur tourne au ralenti on utilise à cet effet les ga; d'échappement; que l'on fait passer en totalité dans l'appareil par les tubulures 137 et 138, et, au ralenti, on freine légère- ment la sortie de ces gaz, en fermant partiellement le volet 140, commandé par exemple, par la pédale d'accélération ,du motet.
Si, comme on le fait pour les gros moteurs,'on ne fa.' passer dans l'appareil qu'une partie des gaz d'échappement, on Interpose un volet de 'freinage en aval de la prise des gaz dans le .collecteur d'échappement et en amont de l'endroit où les-gaz pré levés reviennent dans le tuyau d'échappement, comme indiqué Figure 17. Les gaz d'échappement circulent dans le sens de la flèche 151; unepartie est dérivée par la tubulure 152 vers: le gazé.ificateur 153, pour retourner par 154 dans le tube d'échappe men.t,. En'155 est le volet qui est plus ou moins fermé pendant la marché au ralenti, pour obliger une plus grande quantité de gaz, et éventuellement 'la totalité,. à passer dans le circuit de chauffage du gazéificateur.
La Figure 22 montre la coupe partielle d'un carburate dans lequel le dispositif de prélèvement des gouttelettes de car-. burant, et de réchauffage, est interposé entre le gicleur 140a e. le volet d'accélération 141. Les gouttelettes sortant du gicler. sont projetées violemment par leur force vive., aidée éventuellem'- @t par l'action de la pesanteur, dans un premier entonnoir 147 qui les conduit dans un,second entonnoir 142 lequel les projette par les conduits 143 ,contra les parois chauffées du 'corps de l'appa- reil 145.
Un volet 146 permet comme dans le cas de l'appareil représenté Figures 11 et 12, d'obliger la totalité du fluide pas sant dans l'appareil, à passer dans l'intervalle compris entre 1
<Desc/Clms Page number 17>
cylindre 148 et la paroi 145, c'est-à-dire par le circuit de chauf- fage.
On a disposé deux entonnoirs successifs de façon que les variations de dépressions régnant à l'entrée de l'entonnoir 142, n'exercent aucune influence sensible sur celle qui règne à la sortie du gicleur, tout en opérant une succion énergique sur le fluide qui pénètre dans ledit entonnoir.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc / Clms Page number 2>
"Method for homogenizing a gaseous fluid."
The present invention relates to a method and to a device intended to separate from a gaseous fluid the solid or liquid particles which it may have entrained.
The process according to the invention basically consists in interposing on the path of the gaseous fluid a surface of such shape that the said particles, which strike it, are collected and entrained by a small part of the fluid.
This process can be applied to purify a gas laden with dust; the particles, solid, that is to say the dust, entrained by a part, of this gas, are then directed towards a regulator in which they are deposited, while the gas which entrained them, is sucked by depression created in the neck of a. venturi, to be mixed with the rest of the gas.
But the process in accordance with the invention is applicable, in particular for homogenizing the gas mixture which leaves a carburetor and is intended to supply an internal combustion engine. In fact, in such a mixture the fuel, liquid is not only in the form of vapor, but also in the form of small droplets entrained by the mixture. In this case the
<Desc / Clms Page number 3>
droplets are advantageously entrained towards a hot wall, on contact; from which they evaporate, the vapors thus formed being then mixed with the gaseous fluid.
The entrained droplets are partially pulverized as a result of the successive impacts which they undergo and, when the wall is sufficiently hot, vaporized. If this pa-
EMI3.1
king is made of a metal having a citalytic action, the fuel undergoes a certain crack] <Ins.
.a :: â ... 's. "',, \?, 111 end: tu; ::::":' <, "",: - "3. ';'! ':,} Bzz engine cylinders, we avoid heating the entire mixture fuel, by passing only part of it through the heating circuit; a device allows the entire mixture to pass through said heating circuit, when operating at reduced load, or at idle , because then the question of filling the cylinders is no longer essential, and it is in the interest of having a fuel that is as well vaporized as possible.
For fuels with a low heat of vaporization, relatively little heating is sufficient, carried out in the body of the apparatus itself placed on the passage of the fuel mixture, carried out for example by means of cooling water. of the motor, circulating in a double wall of the apparatus; but when it is a question of a low volatile fuel with a high heat of vaporization, use is made of a gasifier with a large heating surface which is arranged outside the pipe through which the fuel mixture passes.
In order that, in the latter case, the engine retains sufficient flexibility and nervousness, a very volatile fuel, such as gasoline, is brought into play in the periods of idling, and in the acceleration, use is made of '' a gasoline pump, which sends this fuel directly to a place
<Desc / Clms Page number 4>
of the pipe, in order to facilitate recovery.
In addition, so that the heating of the gasifier remains sufficiently large in idling, the exhaust gases at the outlet of the device are more or less braked, when all of these gases pass through it, and, in the event that only part of these gases are passed through the heating circuit, a braking flap is placed downstream of the exhaust gas intake, which is closed more or less in the idle periods in order to make / more gas, and possibly all, in said heating circuit.
The device for carrying out the method described above comprises a bowl placed in the duct for passing the gaseous fluid, the concavity of which is directed towards the arrival of said fluid and the bottom of which is connected to an annular chamber c @ axial with the bowl and communicating with the motor supply line downstream of the bowl.
Other additional characteristics of the invention will appear in the description given below, with reference to the appended drawings, of various exemplary embodiments of the device.
In these drawings: fig. 1 is a vertical section along 1-1 of FIG, 2 of a first embodiment; Fig 2 is a section along II-II of FIG. 1; fig. 3 is a plan view; fig. 4 is a section on III-III of a variant; fig. 5 is a vertical section of a second embodiment; Fig 6 is a horizontal section; fig. 7 and fig. 8 represent the intake of the heating fluid
<Desc / Clms Page number 5>
fant; fig. 9 schematically shows a third embodiment intended for the purification of gas; fig. 10 shows in section a fourth embodiment; fig. 11 is a sectional view along XI-XI of FIG. 12 of a fifth embodiment;
fig. 12 is a section along XII-XII of fig. 11; fig. 13 is a section along XIII-XIII of fig. 12; fig. 14 is a cross section of a sixth embodiment; fig. 15 is a section along XV-XV of FIG. 14; fig. 16 shows in section the bowl of the device of FIG. 14 and 15; fig. 17 shows the mounting of a heat exchanger on the exhaust gas line; fig. 18 is a longitudinal section of a heat exchanger; fig.19 is a plan view of one of the washers placed around the central tube of the exchanger of fig. 8; fig. 20 is a sectional view along XX-XX of FIG.
19; fig. 21 is a view in circular section assumed to be unwound on a plane of the staircase formed by the washers; fig. 22 shows in section a seventh embodiment; fig. 23 shows a detail on a larger scale of the device shown in FIG. 15; fig. 24 is a sectional view of the fluid pipe through a plane passing through the orifices placing said
<Desc / Clms Page number 6>
driving with the speaker.
In the device shown in FIGS. 1 to 4 ,, which is intended to homogenize a mixture coming from a carburetor and in which the said mixture arrives from the upper part, a funnel-shaped surface 1 receives the heaviest droplets which are entrained by the air of carburetion, which are projected by their inertia forces, while the lightest, are driven by the part of the fluid which is deflected along the large arrows a, and directed towards the central pipe 2.
A flare 3 is placed at the inlet of the apparatus in order, by increasing the passage section, to reduce the resistance to the passage of the fluid through the interposition of the surface 1.
A small part of the fluid enters the funnel from where, while entraining the droplets which are projected therein, it is directed towards an annular cavity 4 via the conduits 5; openings 6 are made in the inner walls of the annular cavity 4, and, thanks to the venturi shape given to this wall 7, there is suction of the fluid which is in the cavity 4, towards the main line 2.
A circulation current is therefore created, indicated by the small arrows b, of the fluid taken from the central vein of the inlet pipe, which passing through the conduits 5, enters the annular cavity 4 and then returns to the peripheral zone. of the main pipe 2 through the openings 6.
This route already has a first advantage, which is to bring back towards the periphery of the main pipe, the veins of fluids taken from the central part, which con-
<Desc / Clms Page number 7>
shortens greatly to homogenize the mixture, especially if, as expected, the openings 6 are established so as to cause a rotational movement of the fluid at the time of its readmission.
In addition, the outer wall of the cavity 4 is heated, for example, by means of a hot fluid circulating in the annular cavity 8 concentric with the previous one 4, which fluid enters the body of the apparatus. through opening 9 and coming out through opening 10, the liquid which circulates in cavity 4 is converted into vapor in the form of droplets which are violently projected onto the heated wall of this cavity 4, and this vapor being reintroduced into the pipe 2, through the openings 6, this results in a considerable improvement in the quality of the fuel mixture sent to the engine.
In the apparatus, the section of which can be seen in FIG. 4, the heating fluid arrives via the tubing 40, enters the cavity 8, then leaves the apparatus via the tubing 41; at 42 there is a valve which makes it possible to adjust the value of the fluid flow rate, that is to say to adjust the temperature of the heating. This valve can be controlled remotely, for example, from the dashboard of a car, by the lever 45. In the case of a very volatile fuel, for example very light gasoline, one can dispense with heat the body of the appliance with a special fluid, and be satisfied with the heat brought in by conduction from the walls of the motor.
The apparatus is then much simplified; it does not have side openings 9 and 10, and the annular cavities 4 and 8 are united into one, by removing the wall 11. See fig. 10 explained further
From the manufacturing point of view, the funnel 1 and the cores 5, are constituted by two similar stamped parts 12 and 13 in a single part folded on itself, comprising
<Desc / Clms Page number 8>
side plana flanges 14 and 15, and central 16 and 17 at the lower part. These flanges serve as centering for all of these two parts which are held in place by the inner wall of the annular cavity 4, itself formed by two symmetrical parts 18 and 19 or by a single stamped part.
'This;) parts have openings' 20 and 21 through which bolt. * Trent the conduits 5 and their side edges are formed by flat flanges 22 and 23; these two parts are thus centered and 'held in place inside the cylinder 11.
The flanges 14 and, 15, or 17 and 18 can advantageously be shaped such as to cause the fluid to slide around the axis of the pipe, with the aim of perfecting the homogeneity of the mixture. when leaving the device. This gyration movement could also be caused by small independent deflectors suitably placed on the passage of the fluid inside the apparatus or by a suitable orientation of the conduits 5.
All of the above parts are inserted into the body of the apparatus 24 and held in place by a crimp at the top, either directly or by means of a washer 25.
Figures 5 and 6 give cross-sections of an apparatus intended for the case of a fuel liquid with very low volatility. The droplets which enter funnel 33 are carried away by a small portion of the fluid which passes them. directs through pipe 54 to opening 55, to which is connected a pipe, not shown in the drawing, which leads the mixture to a large-surface temperature exchanger heated by the exhaust gases from the engine , or by any other means On leaving this exchanger, the liquid droplets, which have been transformed into
<Desc / Clms Page number 9>
steam, and mixed with the driving fluid, return to the apparatus through the pipe connected to the opening 36, and from there,
are sucked through the openings 37 towards the inside of the main pipe,
Longitudinal partitions 59 prevent direct communication of cavity 38 with tubing 35.
Thanks to this device, a small part of the carburized air can be heated strongly in order to vaporize the liquid droplets which are there, without significantly heating the rest of this air, so that the whole, on leaving of the apparatus has not undergone a noticeable rise in temperature, which would be detrimental to the correct filling of the cylinders.
Figures 7 and 8 show a method of fixing the fluid pipes to a pipe through which the heating fluid passes, for example the engine exhaust pipe.
The beveled end of a tube 44 is introduced into the line 45 in question, and its lower orifice faces the inlet of the fluid, for the starting point, and in the opposite direction, for the return of the fluid after usa. ge. This tube is crimped in a small stamped aylinder with a base, 46 ,. which is applied to the side of the pipe by means of a clamp, with the interposition of an asbestos gasket 47 (or other suitable material).
These fluid outlets are connected to the apparatus described above in FIG. 4 by means of flexible tubes fixed by raga on the end pieces 44, on the one hand, and 4C and 41 on the other hand.
Figure 9 gives the schematic section of a gas scrubber containing dust; this arrives through the tube 26, the dust to be eliminated is projected thanks to their force
<Desc / Clms Page number 10>
alive, towards the inside of the funnel 27, from where a part of the fluid drives them towards a pressure reducing manifold 28, through the conduit 29. The driving fluid, after having abandoned the dust it contained is returned towards the pipe 26 through the orifices 30, thanks to the depression caused by the form of venturi given to this pipe.
A second funnel identical to the first, is available at 31 but the upstream part of the pipe has a different shape from the previous one, given as a variant, and has a conical opening 32 for the purpose of causing a certain turbulence of the fluid, and to direct all of it towards the interior of the funnel 31.
It is thus possible to place a series of funnels one below the other, so as to rid the fluid "of the heaviest dust which it entrained; these fall to the bottom of the collector 28 and are removed therefrom by a opening. - - lateral,
Figure 10 shows the section of a mode of. realization of a device similar to the previous ones but with no heating circuit,
The funnel 48 comprises a certain number of conduits such as 49, (only one of which has been shown so as not to complicate the figure) which terminate in an annular cavity 50 'hollowed out in the wall of the body of the apparatus 51.
This cavity emerges into the central pipe through openings such as 52 "through which the suction is transmitted due to the vacuum prevailing at these points in the pipe, due to the speed of the fluid.
For very volatile fuels, the partition 53 can be omitted; the device then simply comprises a funnel
<Desc / Clms Page number 11>
48 provided with conduits 49 which project the liquid droplets captured against the walls of the annular cavity 50.
The effect produced by the interposition of this device in the motor supply pipe is twofold as for the previous ones: 1 - it causes stirring of the fluid, leading to the periphery the fluid veins taken from the central part; and 2 -it promotes the gasification of the liquid drops captured ¯ thanks to the heat of the walls of the body 51.
A maneuverable shutter,. it by hand or automatically can be placed in the lower part of the pipe constituted by the circular partition 55 so as to force, if desired, all of the fluid flowing through the apparatus to pass through the pipes. side 46 and strike the walls 51 of the device.
The apparatus shown in Figures 11 and 12 is constituted by a body 101 provided with two pipes 102 and 103 through which circulates the heating fluid, for example, the cooling water for the engine, or else exhaust gases. , in order to maintain a relatively high temperature, the inner wall 104.
The fuel mixture exiting the carburetor enters the apparatus in the direction of arrow 105; at 106 is a kind of entrainment which comprises two outlet pipes 107 and 108 whose relatively rectangular sections are inclined with respect to the axis of the apparatus, so as to impart a gi ratcire movement to the fluid which runs through the inside of the cylindrical jacket 109.
The inlet of the funnel 106 has a diameter at least equal to that of the inlet pipe of the apparatus so that all the liquid droplets of notable dimensions, entrained by the carburizing air, are precipitated. by their
<Desc / Clms Page number 12>
live force in the interior of the said funnel following the arrows @@ l, because they are too heavy to be diverted from their say-,.-'' - one rectilinear in order to bypass this funnel, as do the great majority of air molecules which, when the shutter 110 is open, (position of Figure 12) follow the path indicated by the dotted arrows 112 (Figure 13).
These droplets entrained by the portion of fluid which enters the funnel, pass through the two conduits 107 and 108, and are projected with force against the heated wall 104 where they break and are, or sprayed into very fine parts. cules, or transformed into vapor; the whole is then reintegrated into the central pipe through the circular gap existing between the body of the device, and the cylindrical jacket 109.
It can be seen that, in this way, only a small part of the fuel mixture is subjected to heating and only a very small rise in temperature of the mixture admitted into the cylinders results.
On the other hand, if the shutter 110 is gradually closed, an increasingly large portion of the fluid passes into the heating circuit, that is to say between the jacket 109 and the heated wall 104, up to when the shutter is fully closed, all of the mixture passes through it.
The shutter 110 is controlled either by hand or automatically; ,, for example, its movement can be linked to that of the engine acceleration vane. so that, at idle speed, the shutter 110 is completely closed, then, from half gear ... power, it opens suddenly enough to be fully closed. By doing so one takes advantage both of perfect gasification in idling, and of good mass filling of the cylinders in full load operation.
<Desc / Clms Page number 13>
The fluid passage sections around the jacket 109 are calculated so as to effect a certain rolling of the fluid which passes through it, which, followed by an expansion, favors
EMI13.1
the va = # isation.
It is also possible to place helical-shaped deflectors in this passage, so as to cause a gyratory movement of the fluid which passes through it, which promotes the projection of the droplets against the heated wall 104.
The apparatus shown in Figures 14, 15 and 16 is intended, like the previous one, to take the droplets contained in the fluid, but instead of the heating being carried out in the body of the apparatus itself, it is done in a separate gasifier, shown in Figure 18.
The fuel mixture enters the device in the direction of arrow 113; the droplets collected in the funnel 114 are entrained by a part of the combustion air towards the pipe 115 which is connected to the pipe 116 u gasifier (Figure lE) by a flexible tube or not.
The fluid leaves the gasifier through the central tube 117 connected to the tube 118 of the apparatus Figure 15, it is led into the annular chamber 119, from where it passes through the openings 120 made in the vent walls 121 These openings are rectangular and inclined ', on the axis of the venturi, the metal openings 122 are folded inwardly of the venturi and thus constitute a set of fins inclined all in the same direction., Which have the effect of provoking? a rapid gyratory movement of the fluid passing through the venturi,
Figure 23 shows a system of fins of the same type applied to the case of a cylindrical crown 123.
This crown can simply be placed in a tube, by applying it against the interior wall, which only has the effect of causing the
<Desc / Clms Page number 14>
gyratory movement of the fluid passing through the tube; but we can also, as shown in Figure 23, use this ring = to introduce inside the tube a new fluid arriving in an annular housing 124, which, passing through the orifices 120 is distributed homogeneously in the ' -sein du.fluide com held in the tube, at the same time as the gyratory movement due to the presence of the inclined fins, ensures an energetic mixing of the two fluids.
The gasifier shown in Figure 18 comprises a central tube 125 around which are arranged, washers 126 shown in plan Figure 19 and along the sections XX-XX in Figure 20. These-washers are 'cut metal and include two large notches bordered by rectangular parts folded back perpendicularly to their plane, two of which on one side in, 128 and 129 and two on the other in 130 and 131.
There is shown, in dotted lines at 127 Figure 19, the drawdown on the plane of the rondel-. the of the rectangle '128,. which, as well as the rectangle' 129 is folded in front of the plane of the Figure, 'on the other hand, the rectangles of the same dimensions 130 and..151' are folded back. All these washers 126 are identical except for the two extremes from which the, 9rectangles have been removed, which, .sait folded on the outside of the assembly.
These washers are threaded onto the tube 125 and held at the desired spacing by tubular washers 132; the whole is energetically tightened by nuts 133; the folded parts are hooked against each other forming a sort of circular staircase with double revolution according to Figure 21 which schematizes a circular sectional view unrolled on a plane,
The whole of the tube and the washers form a whole. removable easy to remove for cleaning; is sufficient for this? .1 ;,
<Desc / Clms Page number 15>
to remove the cover 134, held for example by wing nuts, then to pull on the handle 135, integral with the tube, the elan tube ': simply fitted into a housing provided at the bottom of the device.
The body of the device has two pipes 137 and 138 through which circulates the heating fluid which can be the engine cooling water, or exhaust gases, and it is externally heat insulated at 139. The fluid which enters through the pipe 116, passes through the notches of the washers arranged :: in the form of an staircase, as said above following a he ... licoidal path, where it is subjected to the following actions 1 - to that of a considerable centrifugal force, since the fluid was an @ me at a high speed, this results in a rotational movement of several thousand revolutions per minute around the axis of the tube;
the liquid droplets entrained by this fluid are then projected with force against the heated walls 136 where they vaporize. 2 - a series of impacts on the folded rectangular parts of the washers, constituting the counter steps of the circular staircase, which has the effect of promoting the spraying of the droplets. 3 - to a succession of compressions and relaxations due to the constricted parts between the edges of the steps of the staircase, such as 138-139. 4 - to an energetic contact with the walls, that is to say the surfaces of the washers, the carefully chosen material of which exerts a catalytic action which, together with that of the heat, effects a certain cracking of the liquid fuel.
The carburized fluid, harsh ;? having undergone the transformations resulting from the above actions, enters the central tube to exit the gasifier through the pipe 117.
Such a gasifier is mainly used for
<Desc / Clms Page number 16>
low volatility fuels, with high heat of vaporization, such as gas oil, etc ... In order to ensure high heating even when the engine is idling, ga is used for this purpose; exhaust; which is made to pass in full through the pipes 137 and 138, and, at idle speed, the output of these gases is slightly braked, by partially closing the shutter 140, controlled for example by the pedal d acceleration, of the motet.
If, as is done with large engines, 'we do not.' pass in the device that part of the exhaust gases, we Interpose a brake flap downstream of the gas intake in the exhaust manifold and upstream of the place where the pre-lifted gases return into the exhaust pipe, as shown in Figure 17. The exhaust gases flow in the direction of arrow 151; a part is diverted through the pipe 152 to: the gasifier 153, to return through 154 in the exhaust tube men.t ,. En'155 is the shutter which is more or less closed during the idling market, to force a greater quantity of gas, and possibly all ,. to pass through the heating circuit of the gasifier.
Figure 22 shows the partial section of a carburate in which the device for collecting the carbon droplets. burant, and reheating, is interposed between the nozzle 140a e. the acceleration flap 141. The droplets coming out of the squirt. are thrown violently by their living force., possibly aided by the action of gravity, in a first funnel 147 which leads them into a, second funnel 142 which projects them through the conduits 143, against the heated walls of the body of the apparatus 145.
A flap 146 allows, as in the case of the device shown in Figures 11 and 12, to force all of the fluid not sant in the device, to pass within the interval between
<Desc / Clms Page number 17>
cylinder 148 and the wall 145, that is to say by the heating circuit.
Two successive funnels have been arranged so that the variations in depressions prevailing at the inlet of the funnel 142, exert no appreciable influence on that which prevails at the outlet of the nozzle, while operating an energetic suction on the fluid which enters said funnel.