EP0638161A1 - Method, pyrotechnique composition and device for producing coloured flames - Google Patents

Method, pyrotechnique composition and device for producing coloured flames

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EP0638161A1
EP0638161A1 EP93911795A EP93911795A EP0638161A1 EP 0638161 A1 EP0638161 A1 EP 0638161A1 EP 93911795 A EP93911795 A EP 93911795A EP 93911795 A EP93911795 A EP 93911795A EP 0638161 A1 EP0638161 A1 EP 0638161A1
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EP
European Patent Office
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liquid
propellant
gas
composition
flame
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Withdrawn
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EP93911795A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Claude Bernardy
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Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q2/00—Lighters containing fuel, e.g. for cigarettes
    • F23Q2/16—Lighters with gaseous fuel, e.g. the gas being stored in liquid phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B4/00—Fireworks, i.e. pyrotechnic devices for amusement, display, illumination or signal purposes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B4/00—Fireworks, i.e. pyrotechnic devices for amusement, display, illumination or signal purposes
    • F42B4/26—Flares; Torches

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing an illuminating flame of determined coloring, to the compositions used in said process, of the devices for carrying out said process.
  • pyrotechnics such as for example sodium, strontium, barium, capable of emitting a light of definite color when they are brought to high temperature in a flame.
  • These elements are incorporated in pyrotechnic compositions in the solid state, in general in the form of strongly oxidizing salts, such as for example chlorates, perchlorates, nitrates, in mixture with elements such as sulfur or carbon.
  • the strongly exothermic combustion reaction causes known color effects (orange, green, red lights, etc.). Due to the abundant production of fine solid particles (in particular oxides), the combustion of these solid pyrotechnic compositions produces large quantities of fumes, often annoying to the point of partially masking the pyrotechnic effects themselves.
  • the lamps which use them use a wick immersed in the liquid and bringing it to a combustion zone because, on the one hand, the transport of the liquid, being effected by capillarity, makes it possible to guarantee a safety distance between the tank and the combustion zone, that, on the other hand, this technique makes it possible to reduce the risks of spillage of liquid by appropriate devices, and that, finally, it allows the use of combustible liquids not very volatile because the surface of the wick impregnated with liquid in the combustion zone increases the flow of volatilized liquid and therefore ignited.
  • These wick devices have however a certain number of drawbacks which limit their use:
  • the material constituting the wick and the structure thereof must ensure sufficient capillary properties depending on the liquid to be used, which constitutes a limit to the flow rate of burnt liquid.
  • the material and the structure of the wick are altered if they are brought to too high a temperature; this temperature limitation affects the intensity and quality of the lighting.
  • gas combustion lighting lamps used for example for camping or for certain specific purposes such as for example to imitate a candle, as described in US Pat. No. 5,057,003. These gas lamps operate on propane or butane, and the lighting and coloring qualities obtained are determined and limited by the constitution of these gases; the lighting effect of these flames can only be modified by the addition of devices such as the Auer sleeve, which are fragile and limited in variety, the lighting and coloring effects obtained.
  • Spraying combustible liquids for their combustion is known for heating (oil burners). But these liquid spraying techniques use heavy means of implementation which cannot be used for lighting under practical conditions of use, due to the accessory energy sources used (electric motors), 'heavy equipment used (pumps), and are implemented in closed enclosures and not in conditions conducive to lighting the environment.
  • the object of the present invention is to produce a stable, illuminating flame, allowing various clarification and coloring effects with a minimum of smoke.
  • the object of the invention is also to provide professionals and individuals with a system for producing such colored flames under the conditions of a firework, a show or a party.
  • the system must therefore be portable, com ⁇ instructions for use and suitable security of use.
  • flames of various colorings are understood to mean not only flames of a specific color such as green, red, etc. but also white, two-color flames, with occasional sparking effects, etc.
  • This object is achieved by a process which, in general consists in bringing a liquid coloring composition into contact with a combustible propellant gas compressed in an enclosure, in vaporizing the liquid composition with the gas in a combustion zone situated outside the enclosure and to burn the vaporized mixture, preferably using oxygen from atmospheric air as oxidizer.
  • vaporized mixture includes not only mixtures of dry gases and vapors but also mixtures of gases and saturated vapors, mists and aerosols.
  • a partially liquefied combustible gas contained in a pressure tank, makes it possible to vaporize a liquid coloring composition by suitable technical means such as valve and nozzle systems in a zone of combustion outside the tank where the mixture of air, vaporized liquid and combustible gas, provided thanks to the speed acquired by this combustible gas during its vaporization at the outlet of the tank, is burned.
  • the method therefore uses a pyrotechnic composition consisting of a combustible substance which can be used as a propellant and of a liquid composition capable, in the finely divided state, of coloring a flame of said combustible substance.
  • pyrotechnic composition means not only a composition intended for fireworks, but also compositions intended to produce flames of various colors using a torch, a lamp, a lighter or other lighting devices powered by gas or liquid, and intended to be used either by professionals or by individuals.
  • the liquid coloring composition can be partially constituted by the liquid phase of the compressed propellant gas.
  • the coloring liquid composition can be composed of a dissolving liquid containing at least one emissive substance capable of emitting a determined light in the presence of a flame. It is understood that for the purposes of the present invention, these liquid compositions are not limited only to these solutions themselves, but may also contain in suspension or in emulsion one or more additional emessive substances in the liquid, which serves as their vector.
  • the pyrotechnic composition can also contain additives improving the miscibility of the color-emitting substance and the dissolving liquid, such as an emulsifier, or a perfume.
  • the emissive substance is a sufficiently volatile liquid
  • the liquid coloring composition may consist only of this single emissive substance, possibly in solution in the liquid phase of the propellant "
  • the invention also makes it possible to use, as liquid composition, an aqueous solution containing the color emitting substances, because the liquefied gas serves simultaneously as a propellant and as fuel.
  • sui ⁇ vant the invention a liquid itself capable of being able to contain in its composition the emitting elements; among the dissolving liquids most suitable for the invention, the glycol and polyglycol ethers and esters are particularly suitable, as are the ethanolamines.
  • the lightest alcohols and alcohol esters also constitute excellent dissolving liquids.
  • Dimethyl ether gaseous at atmospheric pressure but liquid under pressure, is itself a liquid solvent and constitutes a particularly preferred dissolving liquid of the present invention.
  • the emitting substances dissolved in the liquid composition are mainly the lithium, sodium, strontium, barium, copper, zinc, thorium, potassium, chromium, manganese salts.
  • the anions best suited to the invention are ni ⁇ trates, nitrites, chlorides, bromides, chlorates, perchlorates, acetylacetone complexes, ethyl acetoacetate complexes, fluopsinic complexes and more generally the soluble metal complexes. May in particular be used, ha ⁇ logene compounds intended to develop colors and special effects such as chloro-acetates and polychloro-acetates, and borates.
  • the alkyl and ethoxyalkyl borates are also suitable and themselves emit green.
  • fluopsinic complexes N-alkyl-N-thioformyl-hydroxylaminato
  • metals such as copper, calcium, strontium, barium, lithium, indium, potassium
  • fluopsinic complexes which have a good solubility in organic solvents and in the liquid phases of the propellants according to the invention.
  • fluopsinic complexes are described for example by KUNIKATSU SHIRAHATA et al in "THE JOURNAL OF ANTIBIOTICS" vo ⁇ lume 23, No. 11, page 546, November 1970, publication incorporated herein by reference.
  • the substance capable of emitting a determined light in the presence of a flame consists of a liquid with high volatility which evaporates simultaneously with the liquefied propellant, so that there is evaporation and combustion in the combustion zone rather than spraying a liquid into the flame.
  • a volatile substance is methyl borate, B (OCH 3 ) 3 .
  • liquid compositions can optionally contain fine dispersed solid particles of metals such as aluminum, magnesium, or of metalloids such as carbon and boron, provided that the composition obtained generally behaves like a liquid in its rheological behavior.
  • the liquid compositions can be made up of a fine emulsion of two liquids giving two distinct effects, which enhances the appearance of the flames obtained.
  • the compounds with multiple carbon-carbon or carbon-nitrogen bonds can be incorporated into these liquids.
  • the combustible substances which can be used according to the invention as liquefiable gases are dimethyl ether, methyl ethyl ether and their mixtures with hydrocarbons such as propane, butane, isobutane and their unsaturated counterparts or chlorinated, producing a suitable pressure in a closed container at room temperature.
  • the composition according to the invention comprises from 25% to 90% by weight, of propellant combustible gas and from 75% to 10% by weight of liquid composition.
  • the liquid composition itself will generally contain 1 to 5% of emissive substance, but the proportion of emissive substance may be lower in the case of compounds emitting intense light (for example the orange color of sodium) or may on the contrary exceed 20% by weight of the liquid composition.
  • the combustible substances according to the present invention are in particular dimethyl ether, CH 3 -0-CH 3 and methyl ethyl ether, CH 3 -0-CH 2 -CH 3 , which produces, at room temperature, a suitable pressure in a closed container.
  • These methyl ethers can therefore play simultaneously the role of combustible liquefiable gases and dissolving liquids.
  • the liquid composition can therefore be reduced essentially to a binary mixture, liquefiable gas + emitting substance, and will comprise up to 99.99% by weight of reliable liquefied gas. (for propulsion and combustion) and up to only 0.01% by weight of color emitting composition.
  • the proportion of color-emitting substance can be particularly low (for example of the order of 1/1000) and nevertheless give excellent results in terms of the coloring effects obtained, when, as in the case of l In dimethyl ether, the flame caused by the combustion of this gas is in itself practically colorless.
  • the substance acting both as a liquefiable gas and as a dissolving liquid can be diluted with other liquefiable gases such as hydrocarbons, or added with an additional volatile solvent to improve the sol ⁇ lubricity of the color-emitting substance (the amount of additional solvent is normally less than 10% of the amount of dimethyl ether).
  • the amount of additional solvent is normally less than 10% of the amount of dimethyl ether.
  • dye such as, for example, lithium nitrate.
  • the device, object of the invention comprises a reser ⁇ see containing a liquefied combustible gas, under pressure at ordinary temperature and an appropriate liquid composition.
  • the liquefied gas and the liquid composition, kept under pressure of the liquefied gas, are set in motion by the effect of a valve and brought by a line to a spray nozzle in the outside air.
  • the combustible gas, partially liquefied, and the liquid composition are combined in the same pressure tank.
  • the device according to the present invention inexpensive to manufacture, easy to store, to transport and to use, uses as a reservoir and as actuating parts (spray head) the elements of what is commonly called "aerosol bomb".
  • the device according to the invention uses the elements of a liquefied gas lighter as a reservoir and as actuating parts.
  • the supply can be carried out from the gas phase contained in the tank.
  • the supply pipe of the spray nozzle is connected by a tube immersed in the liquid, from the bottom of the tank under pressure.
  • the outlet of the nozzle and the bottom of the flame are advantageously protected by a solid or perforated cylinder made of a material resistant to temperature, such as steel or refractory ceramic, which prevents a gust of wind untimely come to blow this flame.
  • the cylinder can be lined in its interior, at the bottom of the combustion zone, with a fine metallic mesh, which, after ignition, is brought quickly to a high temperature, which has the effect of retaining the combustion front at this grating.
  • the actuation of the device according to the present invention will not be done by pressing directly on the spray head as in most commercial aerosol cans but for example on a lever / pusher located at the bottom of the tank and connected by mechanical means known per se at the spray head or on a finger placed towards the top of the tank.
  • the flow rate of liquid thus expelled can be regulated by a throttle located either upstream of the valve, or at the level of the valve, or downstream thereof by a nozzle of selected size and / or by a porous filter cartridge with micro -pores (metal, plastic, porcelain) made of a material resistant to the solvent medium present.
  • the composition according to the invention when the color emitting substance is sufficiently volatile to vaporize simultaneously with the propellant combustible gas, the composition according to the invention can be placed in a device known per se, and in particular in . a lighter, to produce, when said device is actuated conventionally, a colored flame, by the combustion of the vaporized mixture.
  • a lighter producing a green flame will be obtained by filling it with dimethyl ether supplemented with methyl borate and / or ethyl borate.
  • Figure 1 is a schematic view in longitudinal section of a first embodiment of the device according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of the present invention for producing low mass flow rates of pyrotechnic compositions. Detailed description of a first embodiment of the device according to the invention.
  • a reservoir 1 contains a combustible gas 3 in equilibrium with a liquid phase 4 of this same gas, and a liquid composition 5 in which plunges a tube 6 supplying a control valve opening 7.
  • the tube 6 is fitted with a safety filter 8.
  • liquids 4 and 5 are miscible, totally or at least partially, although for illustrative purposes, they have been shown in the form of layers, separated in FIG. 1.
  • the projection area is configured and protected by a protective sleeve 16.
  • the liquid composition contains dissolved propellant gas, the ratio of the propellant / propellant liquid mass flow rates is preferably of the order of 1/1 to 1 / 4, the total flow can be of the order of 15 to 25 g / minute.
  • the movement of this sprayed jet draws in through an opening 13 in the outside air which mixes with the latter.
  • Ignition by any means, match, electric spark, etc. at this location initiates combustion, stabilized using a fine metal mesh cylinder (14) which is quickly brought to a high temperature, which has the effect of retaining the combustion front at this grating 14.
  • the metal grating 14 gives the best result by surrounding the bottom of the flame 15 without being wetted by the jet 12. For a diameter of the orifice of the valve of 0.25 mm and a flow rate of the order of 16 g / minute, a flame of 25 to 35 cm in height is obtained.
  • a solid or perforated cylinder 16 made of a temperature-resistant material, such as steel or refractory ceramic, which prevents that 'an untimely gust of wind comes to blow this flame.
  • the diameter of the mesh and / or the perforated cylinder (16) is between 25 and 50 millimeters.
  • a height of 1 cm of wire mesh is generally sufficient for the flame stabilization effect; a height of 6 to 8 cm from the protective perforated cylinder (16) is sufficient to obtain the anti-storm effect.
  • the air opening (13) can occupy all the space available at the bottom of the perforated cylinder (16).
  • the sprayed liquid composition contains a large proportion of liquefied propellant, for example 75% or more, spraying in air is carried out more easily and the devices 16 and 14 of FIG. 1 are not necessary.
  • FIG. 2 illustrates an embodiment where the valve and the spray nozzle are supplied with both a liquid phase and a gaseous phase.
  • the suction is created by the movement of the gas G entering the chamber 20 'through an orifice 21' situated in the zone of combustible gas 3 '.
  • the mixture constituted by the combustible gas and the liquid composition passes through an opening control valve 7 ′ and feeds a spray nozzle 11 ′ at atmospheric pressure.
  • the chamber 20 ′ communicates with the reserve of liquid composition 5 ′ using a tube 6 ′ fitted with a filter 8 ′ of security and a throttle 9 ′ limiting the flow of liquid composition in proportion to the suction gas.
  • the filter 8 'can constitute, by itself, a sufficient constriction; similarly, the tube 6 'can constitute, by itself, a sufficient constriction to proportion the mass flow rates of gas and of liquid composition. This proportion of gas / liquid mass flow rates is advantageously between 1/1 and 8/1.
  • the orifice the valve if it is restricted to the same dimension of 25/100 of millimeters, mainly limits the flow of propellant gas to 2 to 4 g / minute depending on the propellant pressure at the temperature considered.
  • a throttle 9 ′ of the liquid inlet constituted by a narrowing of 15 millimeters long for a diameter of 3/10 millimeters makes it possible to reduce the flow of liquid entrained to 0.2 - 1 g / minute.
  • the for ⁇ Mee flame has a height of between 2 and 10 centimeters, which makes it particularly suitable for utilisa ⁇ tions • Portable torches.
  • the jet formed of gas and aerosol is mixed with the outside air through an opening 13 ′. This opening can be considerably reduced in size compared to the first embodiment, due to the greater proportion of propellant gas in the second embodiment, which has the effect of sucking atmospheric air more.
  • These two feeds can come from one or two liquid phases according to the miscibility of the liquefied propellant with the liquid composition and according to the miscibility of the constituents of the liquid composition between them.
  • compositions according to the invention are examples of compositions according to the invention.
  • Example 1 composition for red flame: propellant: 33% dimethyl ether dissolving liquid: 65% methyl-diglycol dissolved emitting component: 2% lithium nitrate.
  • dissolved emitting component 22% methyl glycol borate.
  • Example 3 composition for yellow flame: propellant: 35% methyl-ethyl-ether 35% of mixture (butane + propane) dissolving liquid: 14% water + 14% ethyl-glycol dissolved emitting component: 2% sodium nitrate.
  • EXAMPLE 6 Composition for Red Flame: Propellant: 97% of additional dimethyl ether dissolving liquid: 2.8% of methanol dissolved emitting component: 0.2% of lithium nitrate.
  • Example 7 composition for green flame: propellant: 96% of dimethyl ether liquid emitting component: 4% of methyl borate.
  • the mixture is vaporized and the combustible vapor emitting flame color can be conveyed in a tube of a certain length, optionally provided with branches making it possible to feed several flames from the same source.
  • the volatility of the emitting substance is sufficient so that the sole supply of the combustion zone by the vaporization of the mixture, without rise of liquid, is sufficient to give a good quality colored flame.
  • Part of the dimethyl ether can be replaced by methyl ethyl ether and / or methanol to reduce the risk of clogging at the level of the nozzle.
  • Example 8 composition for the yellow-orange flame:
  • a trace of orange scent can be added to enhance the use of the device.
  • Example 9 Composition for the blue flame:
  • cupric complex of ethyl or methyl acetoacetate 0.1% cupric complex of ethyl or methyl acetoacetate.
  • the examples cited above allow the production of bold colors such as blue, red, yellow and green. It is also possible, according to the invention, to obtain nuances of coloring and effects by varying the nature of the emissive substances dis ⁇ bunkers in the liquid compositions of the invention, or by varying the composition of the dissolved liquid. ⁇ before, and / or by combining the effects of several emissive substances. The invention makes it possible to obtain completely unexpected coloring effects.
  • Example 10 Composition for a flame of color varying from blue to green:
  • divalent copper fluopsinic complex of formula bis N-methyl-N-thioformyl-hydroxylaminato-Cu II.
  • This mixture gives a blue flame.
  • Example 11 Application to gas lighters: The composition for green flame of Example No. 7 is perfectly suited for filling lighters and allows these lighters to be used in the usual way, while producing a flame of green color, surprising for the spectator.
  • Disposable lighters commonly available commercially, sold under the names BIC (registered trademark), CRIQUET (registered trademark) and BRIO (registered trademark) were filled with the above mixture or this mixture added with 1% methanol. The same mixtures were used to fill a refillable lighter sold under the name CLIPPER (registered trademark). All these lighters worked perfectly, producing a green flame, and at the cost of minimal modifications. It was sufficient to replace the buna or butyl seals with neoprene seals to ensure leaktightness and to modify the flow regulation to take account of the differences in volatility between propane, butane and dimethyl ether. in a completely classic way for a technician of the trade.
  • a gas lighter is modified as follows: the conduit leading to the control valve is supplied by a dip tube taking the composition loaded in the lighter in its liquid phase.
  • the flow rate is limited to 0.2 milliliters / minute by a throttle located immediately upstream of the valve.
  • the flow restrictor throttle can be achieved by the use of a miniature filter cartridge, of sintered metal made of synthetic or natural fiber.
  • the constriction can also be achieved by streaks in a metal or molded plastic part.
  • the lighter ignites easily and gives a red flame.
  • compositions according to the invention are those where the composition contains as little as possible of additional solvent (for the emissive substance), in addition to the liquid phase of the propellant.
  • additional solvent for the emissive substance
  • the propellant in the gaseous state contains only solid in the highly divided state (lithium nitrate, sodium nitrite, Cu complex, etc.) or a second gas or vapor of emissive substance (for example methyl borate):
  • these compositions according to the invention are those which are slow the better in a more or less long and more or less angular and uneven conduit with the minimum of deposit on the walls.
  • compositions, or the like can also be used in more complex and bulky devices (operating or continuous or programmable) than the portable devices described above, using the method according to the present invention.
  • compositions based on dimethyl ether make it possible to obtain flame colorations different from those which would be obtained without the implementation of the present invention, thus:
  • Dimethyl ether makes it possible to use, under the conditions of the invention, as an emissive substance for volatile substances, for handling which is usually delicate, such as alkyl-, oxy-alkyl, ha- logeno-alkyl- derivatives 'Elements such as boron, zinc, tin, silicon, germanium, these elements being mentioned without limitation.
  • the coloring effects obtained using dimethyl ether are completely surprising from an aesthetic point of view and could not be foreseen taking only into consideration the fact that dimethyl ether has a vapor pressure such that it can serve as combustible liquefiable gas and that it burns with an almost colorless flame.
  • Dimethyl ether (or methyl ethyl ether) can be added with other conventional gases such as butane and propane, but must preferably be the majority components (more than 50% by weight) so that the proper colorings of the hydrocarbons do not obscure the desired coloring effects. If the emissive substance produces an intense color effect, a proportion of 25% of dymethyl ether or of methyl ethyl ether may be sufficient.
  • the invention makes it possible to produce a flame of various sizes, colors and shapes.
  • the invention also provides a torch or torch which constitutes an autonomous and handy lighting lamp. The handling of this lamp or torch is easy and provides the user with satisfactory safety conditions.
  • the devices according to the invention allow the spraying of liquids in small flows can be used for other uses than lighting or pyrotechnics.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lighters Containing Fuel (AREA)

Abstract

The invention provides for the production of a flame which has variable sizes, colors and shapes. The invention discloses also a torch which forms a self-contained and easy-to-handle lighting lamp. The handling of said lamp or torch is easy and provides satisfactory security conditions to the user. The compositions enable the vaporization of liquids in small amounts and are usable to colour the flames of lighters.

Description

Procédé, composition pyrotechnique et dispositif pour produire des flammes colorées.Method, pyrotechnic composition and device for producing colored flames.
La présente invention concerne un procédé pour produire une flamme éclairante de coloration déterminée, des compositions utilisées dans ledit procédé des disposi¬ tifs pour mettre en oeuvre ledit procédé.The present invention relates to a process for producing an illuminating flame of determined coloring, to the compositions used in said process, of the devices for carrying out said process.
Etat de la technique antérieur.State of the prior art.
On connaît en pyrotechnique un certain nombre d'élé¬ ments, tels que par exemple le sodium, le strontium, le baryum, capables d'émettre une lumière de couleur dé¬ terminée lorsqu'ils sont portés à haute température dans une flamme. Ces éléments sont incorporés dans des compositions pyrotechniques à l'état solide, en général sous forme de sels fortement oxydants, tels que par exemple chlorates, perchlorates, nitrates, en mélange avec des éléments tels que le soufre ou le carbone. La réaction de combustion fortement exothermique provoque des effets de couleur connus (feux de couleur orange, vert, rouge, etc) . Du fait de l'abondante production de fines particules solides (notamment des oxydes) , la combustion de ces compositions pyrotechniques solides produit d'importantes quantités de fumées, souvent gê¬ nantes au point de masquer partiellement les effets py¬ rotechniques eux-mêmes. D'autre part, lorsqu'un tel dispositif a été mis à feu, il est pratiquement impos¬ sible d'arrêter ou d'interrompre la combustion sans dé¬ truire le dispositif et le mélange eux-mêmes (en étei¬ gnant le feu d'artifice avec de l'eau par exemple); un feu d'artifice dont la combustion a été éteinte en cours d'utilisation, avant la consommation totale du contenu, ne peut pas être réutilisé ensuite. On sait que des liquides volatils combustibles peuvent brûler par mise à feu des vapeurs présentes au-dessus de leur surface. Les lampes qui les emploient utilisent une mèch plongeant dans le liquide et amenant celui-ci jusqu'à une zone de combustion parce que, d'une part, le transport du liquide, s'effectuant par capillarité, permet de garantir une distance de sécurité entre le réservoir et la zone de combustion, que, d'autre part, cette technique permet de réduire les risques d'épan- chement de liquide par des dispositifs appropriés, et que, enfin, elle permet l'emploi de liquides combus¬ tibles peu volatils du fait que la surface de la mèche imprégnée de liquide dans la zone de combustion accroit le débit de liquide volatilisé et donc mis à feu. Ces dispositifs à mèche ont cependant un certain nombre d'inconvénients qui en limitent l'emploi :A number of elements are known in pyrotechnics, such as for example sodium, strontium, barium, capable of emitting a light of definite color when they are brought to high temperature in a flame. These elements are incorporated in pyrotechnic compositions in the solid state, in general in the form of strongly oxidizing salts, such as for example chlorates, perchlorates, nitrates, in mixture with elements such as sulfur or carbon. The strongly exothermic combustion reaction causes known color effects (orange, green, red lights, etc.). Due to the abundant production of fine solid particles (in particular oxides), the combustion of these solid pyrotechnic compositions produces large quantities of fumes, often annoying to the point of partially masking the pyrotechnic effects themselves. On the other hand, when such a device has been ignited, it is practically impossible to stop or interrupt the combustion without destroying the device and the mixture themselves (by extinguishing the fire fireworks with water for example); a firework whose combustion has been extinguished during use, before the total consumption of the content, cannot be reused afterwards. It is known that volatile combustible liquids can burn by igniting the vapors present above their surface. The lamps which use them use a wick immersed in the liquid and bringing it to a combustion zone because, on the one hand, the transport of the liquid, being effected by capillarity, makes it possible to guarantee a safety distance between the tank and the combustion zone, that, on the other hand, this technique makes it possible to reduce the risks of spillage of liquid by appropriate devices, and that, finally, it allows the use of combustible liquids not very volatile because the surface of the wick impregnated with liquid in the combustion zone increases the flow of volatilized liquid and therefore ignited. These wick devices have however a certain number of drawbacks which limit their use:
- la matière constituant la mèche et la structure de celle-ci doivent assurer des propriétés capillaires suffisantes en fonction du liquide à utiliser, ce qui constitue une limite au débit de liquide brûlé.- The material constituting the wick and the structure thereof must ensure sufficient capillary properties depending on the liquid to be used, which constitutes a limit to the flow rate of burnt liquid.
- la matière et la structure de la mèche sont altérées si elles sont portées à une température trop grande; cette limitation de la température nuit à l'intensité et à la qualité de l'éclairage.- the material and the structure of the wick are altered if they are brought to too high a temperature; this temperature limitation affects the intensity and quality of the lighting.
- Si l'on désire obtenir une flamme d'une coloration particulière, il est généralement nécessaire de dissou¬ dre dans le liquide des composants appropriés; ceux-ci ne migrent pas dans la mèche aussi aisément que le li¬ quide dissolvant et se vaporisent plus lentement que ce liquide, ce qui a pour effet d'encrasser la mèche et de réduire sensiblement la durée de bon fonctionnement du dispositif. Il existe des lampes d'éclairage à combustion de gaz utilisées par exemple pour le camping ou dans certains buts particuliers comme par exemple pour imiter une bougie, telles que décrites dans le brevet US 5,057,003. Ces lampes à gaz fonctionnent au propane ou au butane, et les qualités d'éclairement et de coloration obtenues sont déterminées et limitées par la constitution de ces gaz; l'effet éclairant de ces flammes ne peut être modifié que par l'addition de dis- -positifs comme le manchon Auer, fragiles et limités dans la variété les effets d'éclairement et de colora¬ tion obtenus.- If it is desired to obtain a flame of a particular coloring, it is generally necessary to dissolve in the liquid appropriate components; these do not migrate into the wick as easily as the dissolving liquid and vaporize more slowly than this liquid, which has the effect of clogging the wick and significantly reducing the period of good operation of the device. There are gas combustion lighting lamps used for example for camping or for certain specific purposes such as for example to imitate a candle, as described in US Pat. No. 5,057,003. These gas lamps operate on propane or butane, and the lighting and coloring qualities obtained are determined and limited by the constitution of these gases; the lighting effect of these flames can only be modified by the addition of devices such as the Auer sleeve, which are fragile and limited in variety, the lighting and coloring effects obtained.
La pulvérisation de liquides combustibles pour leur combustion est connue pour le chauffage (brûleurs à ma¬ zout) . Mais ces techniques de pulvérisation de liquide utilisent des moyens lourds de mise en oeuvre qui ne sont pas utilisables pour l'éclairage dans des condi¬ tions pratiques d'emploi, du fait des sources d'énergie accessoires employées (moteurs électriques) , de l'appa¬ reillage lourd employé (pompes) , et sont mises en oeu¬ vre dans des enceintes closes et non dans des condi¬ tions propres à éclairer l'environnement.Spraying combustible liquids for their combustion is known for heating (oil burners). But these liquid spraying techniques use heavy means of implementation which cannot be used for lighting under practical conditions of use, due to the accessory energy sources used (electric motors), 'heavy equipment used (pumps), and are implemented in closed enclosures and not in conditions conducive to lighting the environment.
Le but de la présente invention est de produire une flamme éclairante, stable, permettant des effets d'é¬ clairement et de coloration variés avec un minimum de fumée. Le but de l'invention est également de mettre à la disposition des professionnels et des particuliers un système pour produire de telles flammes colorées dans les conditions d'un feu d'artifice, d'un spectacle ou d'une fête. Le système doit donc être portable, com¬ mode d'emploi et d'une sécurité d'emploi convenable. Il est entendu qu'au sens de la présente invention il faut entendre par flammes de colorations variées non seulement des flammes d'une couleur déterminée tel que le vert, le rouge, etc. mais également des flammes blanches, bicolores, avec des effets ponctuels d'étin¬ celles, etc.The object of the present invention is to produce a stable, illuminating flame, allowing various clarification and coloring effects with a minimum of smoke. The object of the invention is also to provide professionals and individuals with a system for producing such colored flames under the conditions of a firework, a show or a party. The system must therefore be portable, com¬ instructions for use and suitable security of use. It is understood that for the purposes of the present invention, flames of various colorings are understood to mean not only flames of a specific color such as green, red, etc. but also white, two-color flames, with occasional sparking effects, etc.
Sommaire de l'invention.Summary of the invention.
Ce but est atteint grâce à un procédé qui, de manière générale consiste à mettre en contact une composition liquide colorante avec un gaz propulseur combustible comprimé dans une enceinte, à vaporiser la composition liquide avec le gaz dans une zone de combustion située hors de l'enceinte et à faire brûler le mélange vapo¬ risé, de préférence en utilisant l'oxygène de l'air at¬ mosphérique comme comburant.This object is achieved by a process which, in general consists in bringing a liquid coloring composition into contact with a combustible propellant gas compressed in an enclosure, in vaporizing the liquid composition with the gas in a combustion zone situated outside the enclosure and to burn the vaporized mixture, preferably using oxygen from atmospheric air as oxidizer.
Le terme mélange vaporisé comprend non seulement les mélanges de gaz et de vapeurs sèches mais, aussi les mélanges de gaz et de vapeurs saturées, les brouillards et les aérosols.The term vaporized mixture includes not only mixtures of dry gases and vapors but also mixtures of gases and saturated vapors, mists and aerosols.
Plus particulièrement, selon la présente invention, un gaz combustible partiellement liquéfié, contenu dans un réservoir sous pression, permet de vaporiser une compo¬ sition liquide colorante par des moyens techniques ap¬ propriés tels que des systèmes de valves et de buses dans une zone de combustion à l'extérieur du réservoir où le mélange de l'air, du liquide vaporisé et du gaz combustible, assuré grâce à la vitesse acquise par ce gaz combustible lors de sa vaporisation à la sortie du réservoir, est brûlé. Le procédé utilise donc une composition pyrotechnique constituée d'une substance combustible utilisable comme gaz propulseur et d'une composition liquide suscepti¬ ble, à l'état finement divisée, de colorer une flamme de ladite substance combustible.More particularly, according to the present invention, a partially liquefied combustible gas, contained in a pressure tank, makes it possible to vaporize a liquid coloring composition by suitable technical means such as valve and nozzle systems in a zone of combustion outside the tank where the mixture of air, vaporized liquid and combustible gas, provided thanks to the speed acquired by this combustible gas during its vaporization at the outlet of the tank, is burned. The method therefore uses a pyrotechnic composition consisting of a combustible substance which can be used as a propellant and of a liquid composition capable, in the finely divided state, of coloring a flame of said combustible substance.
Au sens de la présente invention, on entend par compo¬ sition pyrotechnique non seulement une composition des¬ tinée aux feux d'artifices, mais aussi des compositions destinées à produire des flammes de couleurs variées à l'aide d'un flambeau, d'une lampe, d'un briquet ou d'autres dispositifs éclairants alimentés par gaz ou liquide, et destinées à être employées soit par des professionels soit par des particuliers.For the purposes of the present invention, the term “pyrotechnic composition” means not only a composition intended for fireworks, but also compositions intended to produce flames of various colors using a torch, a lamp, a lighter or other lighting devices powered by gas or liquid, and intended to be used either by professionals or by individuals.
La composition liquide colorante peut être partielle¬ ment constituée par la phase liquide du gaz propulseur comprimé.The liquid coloring composition can be partially constituted by the liquid phase of the compressed propellant gas.
La composition liquide colorante peut être composée d'un liquide dissolvant contenant au moins une substan¬ ce émissive capable d'émettre une lumière déterminée en présence d'une flamme. Il est entendu qu'au sens de la présente invention, ces compositions liquides ne se li¬ mitent pas seulement à ces solutions proprement dites, mais peuvent également contenir en suspension ou en émulsion une ou plusieurs substances émessives supplé¬ mentaires dans le liquide, qui leur sert de vecteur.The coloring liquid composition can be composed of a dissolving liquid containing at least one emissive substance capable of emitting a determined light in the presence of a flame. It is understood that for the purposes of the present invention, these liquid compositions are not limited only to these solutions themselves, but may also contain in suspension or in emulsion one or more additional emessive substances in the liquid, which serves as their vector.
La composition pyrotechnique peut également contenir des additifs améliorant la miscibilité de la substance émettrice de couleur et du liquide dissolvant, tel qu'un émulsifiant, ou un parfum. Selon une forme d'exécution préférée, si la substance émissive est un liquide suffisamment volatil, la compo¬ sition liquide colorante peut n'être constituée que de cette seule substance émissive, éventuellement en solu¬ tion dans la phase liquide du gaz propulseur»The pyrotechnic composition can also contain additives improving the miscibility of the color-emitting substance and the dissolving liquid, such as an emulsifier, or a perfume. According to a preferred embodiment, if the emissive substance is a sufficiently volatile liquid, the liquid coloring composition may consist only of this single emissive substance, possibly in solution in the liquid phase of the propellant "
L'invention permet également d'utiliser comme composi¬ tion liquide une solution aqueuse contenant les subs¬ tances emettrices de couleurs, du fait que le gaz li¬ quéfié sert simultanément de propulseur et de combusti¬ ble. Toutefois, il est souvent préféré d'utiliser sui¬ vant l'invention un liquide lui-même combustible capa¬ ble de contenir dans sa composition les éléments émet¬ teurs; parmi les liquides dissolvants les plus appro¬ priés à l'invention, les éthers, et esters de glycol et de polyglycol sont particulièrement adaptés, de même que les éthanolamines.The invention also makes it possible to use, as liquid composition, an aqueous solution containing the color emitting substances, because the liquefied gas serves simultaneously as a propellant and as fuel. However, it is often preferred to use sui¬ vant the invention a liquid itself capable of being able to contain in its composition the emitting elements; among the dissolving liquids most suitable for the invention, the glycol and polyglycol ethers and esters are particularly suitable, as are the ethanolamines.
Les alcools les plus légers et les esters d'alcool constituent également d'excellents liquides dissol¬ vants. Le diméthyl-éther, gazeux à pression atmosphéri¬ que mais liquide sous pression, est lui-même un solvant liquide et constitue un liquide dissolvant particuliè¬ rement préféré de la présente invention.The lightest alcohols and alcohol esters also constitute excellent dissolving liquids. Dimethyl ether, gaseous at atmospheric pressure but liquid under pressure, is itself a liquid solvent and constitutes a particularly preferred dissolving liquid of the present invention.
Les substances emettrices dissoutes dans la composition liquide sont principalement les sels de lithium, de so¬ dium, de strontium, de baryum, de cuivre, de zinc, de thorium, de potassium, de chrome, de manganèse. Les anions les mieux adaptés à l'invention sont les ni¬ trates, les nitrites, les chlorures, les bromures, les chlorates, les perchlorates, les complexes d'acétyl- acétone, les complexes d'acéto-acétate d'éthyle, les complexes fluopsiniques et plus généralement les com¬ plexes métalliques solubles. Peuvent en particulier être employés, les composés ha¬ logènes destinés à développer des colorations et des effets spéciaux tels que les chloro-acétates et les polychloro-acétates, et les borates. Les borates d'al- kyles et d'éthoxyalkyles sont également adaptés et sont eux-mêmes émissifs de vert.The emitting substances dissolved in the liquid composition are mainly the lithium, sodium, strontium, barium, copper, zinc, thorium, potassium, chromium, manganese salts. The anions best suited to the invention are ni¬ trates, nitrites, chlorides, bromides, chlorates, perchlorates, acetylacetone complexes, ethyl acetoacetate complexes, fluopsinic complexes and more generally the soluble metal complexes. May in particular be used, ha¬ logene compounds intended to develop colors and special effects such as chloro-acetates and polychloro-acetates, and borates. The alkyl and ethoxyalkyl borates are also suitable and themselves emit green.
On peut en particulier employer les complexes (N-alkyl- N-thioformyl-hydroxylaminato) de métaux tels que le cuivre, le calcium, strontium, baryum, le lithium, l'indium, le potassium, couramment appelés complexes fluopsiniques, qui ont une bonne solubilité dans les solvants organiques et les phases liquides des propul¬ seurs selon l'invention.. Des exemples de complexes fluopsiniques sont décrits par exemple par KUNIKATSU SHIRAHATA et al dans "THE JOURNAL OF ANTIBIOTICS" vo¬ lume 23, N° 11, page 546, novembre 1970, publication incorporée ici par référence.One can in particular use the complexes (N-alkyl-N-thioformyl-hydroxylaminato) of metals such as copper, calcium, strontium, barium, lithium, indium, potassium, commonly called fluopsinic complexes, which have a good solubility in organic solvents and in the liquid phases of the propellants according to the invention. Examples of fluopsinic complexes are described for example by KUNIKATSU SHIRAHATA et al in "THE JOURNAL OF ANTIBIOTICS" vo¬ lume 23, No. 11, page 546, November 1970, publication incorporated herein by reference.
Selon une variante préférée de la présente invention, la substance capable d'émettre une lumière déterminée en présence d'une flamme est constituée par un liquide à forte volatilité qui s'évapore simultanément avec le gaz propulseur liquéfié, de sorte qu'il y a évaporation et combustion dans la zone de combustion plutôt que pulvérisation d'un liquide dans la flamme. Un exemple d'une telle substance volatile est le borate de mé- thyle, B (OCH3 )3.According to a preferred variant of the present invention, the substance capable of emitting a determined light in the presence of a flame consists of a liquid with high volatility which evaporates simultaneously with the liquefied propellant, so that there is evaporation and combustion in the combustion zone rather than spraying a liquid into the flame. An example of such a volatile substance is methyl borate, B (OCH 3 ) 3 .
Ces compositions liquides peuvent optionnellement con¬ tenir des fines particules solides dispersées de métaux comme l'aluminium, le magnésium, ou de métalloides com¬ me le carbone et le bore, pourvu que la composition ob¬ tenue se comporte globalement comme un liquide dans son comportement rhéologique. De même, les compositions liquides peuvent être consti¬ tuées d'une emulsion fine de deux liquides donnant deux effets distincts ce qui agrémente l'aspect des flammes obtenues.These liquid compositions can optionally contain fine dispersed solid particles of metals such as aluminum, magnesium, or of metalloids such as carbon and boron, provided that the composition obtained generally behaves like a liquid in its rheological behavior. Likewise, the liquid compositions can be made up of a fine emulsion of two liquids giving two distinct effects, which enhances the appearance of the flames obtained.
Les composés à liaison multiples Carbone-carbone ou carbone-azote peuvent être incorporés dans ces li¬ quides»The compounds with multiple carbon-carbon or carbon-nitrogen bonds can be incorporated into these liquids.
Les substances combustibles utilisables suivant l'in¬ vention comme gaz liquéfiables sont l'éther diméthyli- que, l'éther méthyl-éthylique et leurs mélanges avec des hydrocarbures commes le propane, le butane, l'iso¬ butane et leur homologues insaturés ou chlorés, produi¬ sant une pression convenable dans un récipient fermé à température ambiante.The combustible substances which can be used according to the invention as liquefiable gases are dimethyl ether, methyl ethyl ether and their mixtures with hydrocarbons such as propane, butane, isobutane and their unsaturated counterparts or chlorinated, producing a suitable pressure in a closed container at room temperature.
En général, selon la dimension de flamme désirée, et selon le dispositif utilisé, la composition selon l'in¬ vention comprend de 25 % à 90 % en poids, de gaz com¬ bustible propulseur et de 75 % à 10 % en poids de com¬ position liquide. La composition liquide elle-même con¬ tiendra en général de 1 à 5% de substance émissive, mais la proportion de substance émissive peut être plus faible dans le cas de composés émettant une lumière in¬ tense (par exemple couleur orangée du sodium) ou pourra au contraire dépasser 20% en poids de la composition liquide.In general, depending on the desired flame size, and depending on the device used, the composition according to the invention comprises from 25% to 90% by weight, of propellant combustible gas and from 75% to 10% by weight of liquid composition. The liquid composition itself will generally contain 1 to 5% of emissive substance, but the proportion of emissive substance may be lower in the case of compounds emitting intense light (for example the orange color of sodium) or may on the contrary exceed 20% by weight of the liquid composition.
Les substances combustibles selon la présente invention sont notamment l'éther dimethylique, CH3-0-CH3 et l'éther méthyl-éthylique, CH3-0-CH2-CH3 , qui produi¬ sent, à température ambiante, une pression convenable dans un récipient fermé. Ces éthers méthyliques peuvent donc jouer simultanément le rôle de gaz liquéfiables combustibles et de liquides dissolvants. Selon cette variante de la présente invention, la composition li¬ quide peut donc être réduite pour l'essentiel à un mé¬ lange binaire, gaz liquéfiable + substance émettrice, et comprendra jusqu'à 99,99 % en poids de gaz liqué¬ fiable (pour la propulsion et la combustion) et jusqu'à seulement 0,01 % en poids de composition émettrice de couleur. La proportion de substance émettrice de cou¬ leur peut être particulièrement faible (par exemple de l'ordre de 1/1000) et néanmoins donner des résultats excellents sur le plan des effets de coloration obte¬ nus, lorsque, comme dans le cas de l'éther dimethyli- que, la flamme provoquée par la combustion de ce gaz est en elle-même pratiquement incolore.The combustible substances according to the present invention are in particular dimethyl ether, CH 3 -0-CH 3 and methyl ethyl ether, CH 3 -0-CH 2 -CH 3 , which produces, at room temperature, a suitable pressure in a closed container. These methyl ethers can therefore play simultaneously the role of combustible liquefiable gases and dissolving liquids. According to this variant of the present invention, the liquid composition can therefore be reduced essentially to a binary mixture, liquefiable gas + emitting substance, and will comprise up to 99.99% by weight of reliable liquefied gas. (for propulsion and combustion) and up to only 0.01% by weight of color emitting composition. The proportion of color-emitting substance can be particularly low (for example of the order of 1/1000) and nevertheless give excellent results in terms of the coloring effects obtained, when, as in the case of l In dimethyl ether, the flame caused by the combustion of this gas is in itself practically colorless.
Optionnellement, la substance jouant à la fois le rôle de gaz liquéfiable et de liquide dissolvant, telle que l'éther dimethylique, peut être diluée par d'autres gaz liquéfiables comme des hydrocarbures, ou additionnée d'un solvant additionnel volatil pour améliorer la so¬ lubilité de la substance émettrice de couleur (la quan¬ tité de solvant additionnel étant normalement infé¬ rieure à 10 % de la quantité d'éther dimethylique) . On peut citer, à titre d'exemple, des mélanges d'environ 95 % à 98 % de dimethyl-éther, et de environ 5 à 2 % de méthanol, capables de dissoudre environ 0,1 % à 0,4 % de sel colorant, comme par exemple le nitrate de li¬ thium.Optionally, the substance acting both as a liquefiable gas and as a dissolving liquid, such as dimethyl ether, can be diluted with other liquefiable gases such as hydrocarbons, or added with an additional volatile solvent to improve the sol ¬ lubricity of the color-emitting substance (the amount of additional solvent is normally less than 10% of the amount of dimethyl ether). By way of example, mention may be made of mixtures of approximately 95% to 98% of dimethyl ether, and of approximately 5 to 2% of methanol, capable of dissolving approximately 0.1% to 0.4% of salt. dye, such as, for example, lithium nitrate.
D'autres substances, comme le chlorure de méthyle, le chlorure de vinyle, la méthylamine, peuvent être em¬ ployés suivant l'invention, malgré leur odeur et/ou leur nocivité, comme des compléments éventuels destinés à donner des effets spéciaux de coloration de flamme et dilués dans une grande quantité des substances combus¬ tibles citées ci-dessus.Other substances, such as methyl chloride, vinyl chloride, methylamine, can be used according to the invention, despite their odor and / or their harmfulness, as possible supplements intended to give special coloring effects. of flame and diluted in a large quantity of the combustible substances mentioned above.
Le dispositif, objet de l'invention, comporte un réser¬ voir contenant un gaz combustible liquéfié, sous pres¬ sion à température ordinaire et une composition liquide appropriée. Le gaz liquéfié et la composition liquide, maintenues sous pression du gaz liquéfié, sont mis en mouvement par l'effet d'une valve et amenés par un con¬ duit vers une buse de pulvérisation dans l'air exté¬ rieur.The device, object of the invention, comprises a reser¬ see containing a liquefied combustible gas, under pressure at ordinary temperature and an appropriate liquid composition. The liquefied gas and the liquid composition, kept under pressure of the liquefied gas, are set in motion by the effect of a valve and brought by a line to a spray nozzle in the outside air.
De préférence le gaz combustible, partiellement liqué¬ fié, et la composition liquide sont réunis dans un même réservoir sous pression. Selon un mode d'exécution par¬ ticulièrement préféré de la présente invention, bon marché à fabriquer, facile à stocker, à transporter et à utiliser, le dispositif selon la présente invention utilise comme réservoir et comme pièces d'actionnement (tête de pulvérisation) les éléments de ce qu'on appel¬ le communément "bombe à aérosol".Preferably the combustible gas, partially liquefied, and the liquid composition are combined in the same pressure tank. According to a particularly preferred embodiment of the present invention, inexpensive to manufacture, easy to store, to transport and to use, the device according to the present invention uses as a reservoir and as actuating parts (spray head) the elements of what is commonly called "aerosol bomb".
Selon un autre mode d'exécution particulièrement préféré, le dispositif selon l'invention utilise comme réservoir et comme pièces d'actionnement les éléments d'un briquet à gaz liquéfié.According to another particularly preferred embodiment, the device according to the invention uses the elements of a liquefied gas lighter as a reservoir and as actuating parts.
Dans le cas où la nature de la substance émissive de couleur est suffisamment volatile, comme des composés méthylés ou oxy-méthylés, éth lés ou oxy-éthylés d'élé¬ ments tels que le bore, le zinc, l'étain, le silicium ou le germanium, l'alimentation peut être effectuée à partir de la phase gazeuse contenue dans le réservoir. Dans les cas les plus fréquents pour lesquels les sub¬ stances émissives de couleur dissoutes dans la composi¬ tion liquide ne sont pas volatiles le conduit d'alimen¬ tation de la buse de pulvérisation est relié par un tube plongeant dans le liquide, depuis le bas du réser¬ voir sous pression.In the case where the nature of the colored emissive substance is sufficiently volatile, such as methylated or oxy-methylated, eth-ethyl or oxy-ethylated compounds of elements such as boron, zinc, tin, silicon or germanium, the supply can be carried out from the gas phase contained in the tank. In the most frequent cases for which the emissive substances of color dissolved in the liquid composition are not volatile, the supply pipe of the spray nozzle is connected by a tube immersed in the liquid, from the bottom of the tank under pressure.
Pour améliorer le mélange du gaz combustible et de l'aérosol avec l'air atmosphérique, pour canaliser le flux gazeux, pour stabiliser la flamme, et éventuelle¬ ment lui donner une forme particulière, il est préféra¬ ble selon l'invention de conformer la zone de combus¬ tion à l'aide d'un dispositif disposé au-dessus et au¬ tour de la buse de pulvérisation, constituant un man¬ chon de combustion.To improve the mixture of combustible gas and aerosol with atmospheric air, to channel the gas flow, to stabilize the flame, and possibly give it a particular shape, it is preferable according to the invention to conform the combustion zone using a device arranged above and around the spray nozzle, constituting a combustion sleeve.
La sortie de la buse et le bas de la flamme sont avan¬ tageusement protégées par un cylindre plein ou perforé constitué par un matériau résistant à la température, comme de l'acier ou de la céramique réfractaire, qui empêche qu'un coup de vent intempestif ne vienne à souffler cette flamme. Avantageusement le cylindre peut être garni dans son intérieur, dans le bas de la zone de combustion, d'un grillage métallique fin, qui, après la mise à feu, est porté rapidement à une température élevée, ce qui a pour effet de retenir le front de combustion au niveau de ce grillage.The outlet of the nozzle and the bottom of the flame are advantageously protected by a solid or perforated cylinder made of a material resistant to temperature, such as steel or refractory ceramic, which prevents a gust of wind untimely come to blow this flame. Advantageously, the cylinder can be lined in its interior, at the bottom of the combustion zone, with a fine metallic mesh, which, after ignition, is brought quickly to a high temperature, which has the effect of retaining the combustion front at this grating.
Avantageusement l'actionnement du dispositif selon la présente invention ne se fera pas en appuyant directe¬ ment sur la tête de pulvérisation comme dans la plupart des bombes aérosol du commerce mais par exemple sur un levier/poussoir situé au bas du réservoir et relié par des moyens mécaniques en soi connus à la tête de pulvé¬ risation ou sur un doigt placé vers le haut du réser¬ voir. Le débit de liquide ainsi expulsé peut être régulé par un étranglement situé soit en amont de la valve, soit au niveau de la valve, soit en aval de celle-ci par un ajutage de taille sélectionnée et/ou par une cartouche poreuse filtrante à micro-pores (en métal, en plasti¬ que, en porcelaine) constituée d'un matériau résistant au milieu solvant présent.Advantageously, the actuation of the device according to the present invention will not be done by pressing directly on the spray head as in most commercial aerosol cans but for example on a lever / pusher located at the bottom of the tank and connected by mechanical means known per se at the spray head or on a finger placed towards the top of the tank. The flow rate of liquid thus expelled can be regulated by a throttle located either upstream of the valve, or at the level of the valve, or downstream thereof by a nozzle of selected size and / or by a porous filter cartridge with micro -pores (metal, plastic, porcelain) made of a material resistant to the solvent medium present.
Selon un autre mode de réalisation de la présente in¬ vention, lorsque la substance émettrice de couleur est suffisamment volatile pour se vaporiser simultanément au gaz combustible propulseur, la composition selon l'invention peut être placée dans un dispositif en soi connu, et notamment dans . un briquet, pour produire, lorsqu'on actionne ledit dispositif de manière conven¬ tionnelle, une flamme colorée, par la combustion du mé¬ lange vaporisé. On obtiendra par exemple un briquet produisant une flamme verte en le remplissant d'éther- dimethylique additionné de borate de méthyle et/ou de borate d'éthyle.According to another embodiment of the present invention, when the color emitting substance is sufficiently volatile to vaporize simultaneously with the propellant combustible gas, the composition according to the invention can be placed in a device known per se, and in particular in . a lighter, to produce, when said device is actuated conventionally, a colored flame, by the combustion of the vaporized mixture. For example, a lighter producing a green flame will be obtained by filling it with dimethyl ether supplemented with methyl borate and / or ethyl borate.
La mise en oeuvre et le mode de fonctionnement de la présente invention seront mieux compris de l'homme du métier grâce à la description détaillée des modes de réalisation préférés du dispositif selon l'invention et des dessins, dans lesquelles :The implementation and the mode of operation of the present invention will be better understood by a person skilled in the art thanks to the detailed description of the preferred embodiments of the device according to the invention and from the drawings, in which:
La figure 1 est une vue schématique en coupe longitu¬ dinale d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention.Figure 1 is a schematic view in longitudinal section of a first embodiment of the device according to the invention.
La figure 2 est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention permettant de produire des débits massiques faibles de compositions pyrotechnique. Description détaillée d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention.Figure 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of the present invention for producing low mass flow rates of pyrotechnic compositions. Detailed description of a first embodiment of the device according to the invention.
Comme illustré par le dessin N° 1, un réservoir 1 con¬ tient un gaz combustible 3 en équilibre avec une phase liquide 4 de ce même gaz, et une composition liquide 5 dans laquelle plonge un tube 6 d'amenée à une valve de commande d'ouverture 7. Accessoirement, le tube 6 est équipé d'un filtre 8 de sécurité.As illustrated by drawing N ° 1, a reservoir 1 contains a combustible gas 3 in equilibrium with a liquid phase 4 of this same gas, and a liquid composition 5 in which plunges a tube 6 supplying a control valve opening 7. Incidentally, the tube 6 is fitted with a safety filter 8.
Il est avantageux, dans cette première réalisation que les liquides 4 et 5 soient miscibles, totalement ou au moins partiellement, bien que dans un but illustratif, ils ont été représentés sous forme de couches, séparées dans la figure 1.It is advantageous, in this first embodiment, that the liquids 4 and 5 are miscible, totally or at least partially, although for illustrative purposes, they have been shown in the form of layers, separated in FIG. 1.
Lorsque la valve 7 est actionnée et ouverte, le liquide monte dans le tube 6, traverse la valve 7 et la buse 11 et est projeté sous forme divisée 12 à la pression atmosphérique. La zone de projection est configurées et protégée par un manchon de protection 16. La composi¬ tion liquide contient du gaz propulseur dissout, le rapport des débits massiques propulseur/liquide propul¬ sé est de préférence de l'ordre de 1/1 à 1/4, le débit total peut être de l'ordre de 15 à 25 g/minute. Le mou¬ vement de ce jet pulvérisé aspire par une ouverture 13 de l'air extérieur qui se mélange à ce dernier. La mise à feu (par tout moyen, allumette, étincelle électrique, etc.) à cet endroit initie une combustion, stabilisée à l'aide d'un cylindre de grillage métallique fin (14) qui est porté rapidement à une température élevée, ce qui a pour effet de retenir le front de combustion au niveau de ce grillage 14. Le grillage métallique 14 donne le meilleur résultat en entourant le bas de la flamme 15 sans être mouillé par le jet 12. Pour un diamètre de l'orifice de la valve de 0,25 mm et un débit de l'ordre de 16 g/minute, on obtient une flamme de 25 à 35 cm de hauteur.When the valve 7 is actuated and open, the liquid rises in the tube 6, passes through the valve 7 and the nozzle 11 and is sprayed in divided form 12 at atmospheric pressure. The projection area is configured and protected by a protective sleeve 16. The liquid composition contains dissolved propellant gas, the ratio of the propellant / propellant liquid mass flow rates is preferably of the order of 1/1 to 1 / 4, the total flow can be of the order of 15 to 25 g / minute. The movement of this sprayed jet draws in through an opening 13 in the outside air which mixes with the latter. Ignition (by any means, match, electric spark, etc.) at this location initiates combustion, stabilized using a fine metal mesh cylinder (14) which is quickly brought to a high temperature, which has the effect of retaining the combustion front at this grating 14. The metal grating 14 gives the best result by surrounding the bottom of the flame 15 without being wetted by the jet 12. For a diameter of the orifice of the valve of 0.25 mm and a flow rate of the order of 16 g / minute, a flame of 25 to 35 cm in height is obtained.
La sortie de la buse 11, le grillage métallique 14 et le bas de la lamme 15 sont protégés par un cylindre plein ou perforé 16 constitué par un matériau résistant à la température, comme de l'acier ou de la céramique réfractaire, qui empêche qu'un coup de vent intempestif vienne à souffler cette flamme.The outlet of the nozzle 11, the metal mesh 14 and the bottom of the lamina 15 are protected by a solid or perforated cylinder 16 made of a temperature-resistant material, such as steel or refractory ceramic, which prevents that 'an untimely gust of wind comes to blow this flame.
Pour un débit total de l'ordre de 15 à 25 g/minute, le diamètre du grillage et/ou du cylindre perforé (16) est compris entre 25 et 50 millimètres. Une hauteur de 1 cm de grillage suffit généralement pour l'effet de stabi¬ lisation de flamme; une hauteur de 6 à 8 cm du cylindre perforé protecteur (16) suffit pour obtenir l'effet anti-tempête. L'ouverture d'air (13) peut occuper tout l'espace disponible' au bas du cylindre perforé (16) .For a total flow rate of the order of 15 to 25 g / minute, the diameter of the mesh and / or the perforated cylinder (16) is between 25 and 50 millimeters. A height of 1 cm of wire mesh is generally sufficient for the flame stabilization effect; a height of 6 to 8 cm from the protective perforated cylinder (16) is sufficient to obtain the anti-storm effect. The air opening (13) can occupy all the space available at the bottom of the perforated cylinder (16).
Si la composition liquide pulvérisée contient une proportion importante de propulseur liquéfié, par exemple 75 % ou plus, la pulvérisation dans l'air s'effectue plus aisément et les dispositifs 16 et 14 de la figure 1 ne sont pas nécessaires.If the sprayed liquid composition contains a large proportion of liquefied propellant, for example 75% or more, spraying in air is carried out more easily and the devices 16 and 14 of FIG. 1 are not necessary.
Ces dispositifs 16 et 14 ne sont pas non plus néces¬ saires si la composition liquide pulvérisée est limitée dans son débit par un étranglement dans le conduit 6 situé en amont de la valve, au niveau de la valve ou en aval de la valve, il est ainsi possible de réaliser plus simplement le dispositif selon l'invention pour des débits réduits à 3 ml/minute et même 0,1 ml/minute, suivant l'importance de l'étranglement. Ces dispositifs 16 et 14 sont également moins utiles si le liquide constituant la composition et complétant le propulseur liquéfié est un liquide volatil, comme le méthanol ou l'éthanol.These devices 16 and 14 are also not necessary if the sprayed liquid composition is limited in its flow rate by a constriction in the duct 6 located upstream of the valve, at the level of the valve or downstream of the valve, it it is thus possible to more simply realize the device according to the invention for flow rates reduced to 3 ml / minute and even 0.1 ml / minute, depending on the extent of the constriction. These devices 16 and 14 are also less useful if the liquid constituting the composition and supplementing the liquefied propellant is a volatile liquid, such as methanol or ethanol.
Deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'in¬ vention.Second embodiment of the device according to the invention.
La figure 2 illustre une réalisation où la valve et la buse de pulvérisation sont alimentées à la fois par un phase liquide et par une phase gazeuse.FIG. 2 illustrates an embodiment where the valve and the spray nozzle are supplied with both a liquid phase and a gaseous phase.
Un réservoir l' contient un gaz combustible 3' en équilibre avec une phase liquide 4' de ce même gaz, et une composition liquide 5' dans laquelle plonge un tube 6' d'amenée à une chambre d'aspiration ou chambre de mélange 20'. L'aspiration est créée par le mouvement du gaz G entrant dans la chambre 20' par un orifice 21' située dans la zone de gaz combustible 3' . Au sortir de la chambre 20', le mélange constitué par le gaz com¬ bustible et la composition liquide traverse une valve de commande d'ouverture 7' et alimente une buse de pul¬ vérisation 11' à la pression atmosphérique. La chambre 20' communique avec la réserve de composition liquide 5' à l'aide d'un tube 6' équipé d'un filtre 8' de sé¬ curité et d'un étranglement 9' limitant le débit de composition liquide en proportion du gaz aspirant. Le filtre 8' peut constituer, à lui seul, un étranglement suffisant; de même, le tube 6' peut constituer, à lui seul, un étranglement suffisant pour proportionner les débits massiques de gaz et de composition liquide. Cette proportion des débits massiques gaz/liquide est avantageusement située entre 1/1 et 8/1. Dans la deuxième réalisation suivant l'invention, l'orifice de la valve, s'il est restreint à la même dimension de 25/100 de millimètres, limite principalement le débit de gaz propulseur à 2 à 4 g/minute suivant la pression de gaz propulseur à la température considérée. Un étranglement 9' de l'arrivée de liquide constitué par un rétrécissement de 15 millimètres de long pour un diamètre de 3/10 millimètres permet de réduire le débit de liquide entraîné à 0,2 - 1 g/minuté. La flamme for¬ mée a une hauteur comprise entre 2 et 10 centimètres, ce qui la rend particulièrement adaptée à des utilisa¬ tions • de flambeaux portables. Au sortir de la buse de pulvérisation 11', le jet formé de gaz et d'aérosol, est mélangé à l'air extérieur par une ouverture 13'. Cette ouverture peut être de taille considérablement réduite par rapport à la première réalisation, du fait de la plus grande proportion de gaz propulseur dans la se¬ conde réalisation, ce qui a pour effet d'aspirer davan¬ tage l'air atmosphérique.A tank 1 'contains a combustible gas 3' in equilibrium with a liquid phase 4 'of this same gas, and a liquid composition 5' in which a tube 6 'plunges into a suction chamber or mixing chamber 20 '. The suction is created by the movement of the gas G entering the chamber 20 'through an orifice 21' situated in the zone of combustible gas 3 '. On leaving the chamber 20 ′, the mixture constituted by the combustible gas and the liquid composition passes through an opening control valve 7 ′ and feeds a spray nozzle 11 ′ at atmospheric pressure. The chamber 20 ′ communicates with the reserve of liquid composition 5 ′ using a tube 6 ′ fitted with a filter 8 ′ of security and a throttle 9 ′ limiting the flow of liquid composition in proportion to the suction gas. The filter 8 'can constitute, by itself, a sufficient constriction; similarly, the tube 6 'can constitute, by itself, a sufficient constriction to proportion the mass flow rates of gas and of liquid composition. This proportion of gas / liquid mass flow rates is advantageously between 1/1 and 8/1. In the second embodiment according to the invention, the orifice the valve, if it is restricted to the same dimension of 25/100 of millimeters, mainly limits the flow of propellant gas to 2 to 4 g / minute depending on the propellant pressure at the temperature considered. A throttle 9 ′ of the liquid inlet constituted by a narrowing of 15 millimeters long for a diameter of 3/10 millimeters makes it possible to reduce the flow of liquid entrained to 0.2 - 1 g / minute. The for¬ Mee flame has a height of between 2 and 10 centimeters, which makes it particularly suitable for utilisa¬ tions • Portable torches. On leaving the spray nozzle 11 ′, the jet formed of gas and aerosol is mixed with the outside air through an opening 13 ′. This opening can be considerably reduced in size compared to the first embodiment, due to the greater proportion of propellant gas in the second embodiment, which has the effect of sucking atmospheric air more.
Ces deux alimentations peuvent provenir d'une ou deux phases liquides suivant la miscibilité du propulseur liquéfié avec la composition liquide et suivant la miscibilité des constituants de la composition liquide entre eux.These two feeds can come from one or two liquid phases according to the miscibility of the liquefied propellant with the liquid composition and according to the miscibility of the constituents of the liquid composition between them.
Exemples de compositions selon l'invention :Examples of compositions according to the invention:
Exemple 1 : composition pour flamme rouge : propulseur : 33 % diméthyl-éther liquide dissolvant : 65 % méthyl-diglycol composant émetteur dissout : 2 % de nitrate de lithium.Example 1: composition for red flame: propellant: 33% dimethyl ether dissolving liquid: 65% methyl-diglycol dissolved emitting component: 2% lithium nitrate.
Exemple 2 : composition pour flamme verte : propulseur : 33 % diméthyl-éther liquide dissolvant : 45 % de méthyl-diglycol πEXAMPLE 2 Composition for Green Flame: Propellant: 33% Liquid Solvent Dimethyl Ether: 45% Methyl Diglycol π
composant émetteur dissout : 22 % de borate de méthyl- glycol.dissolved emitting component: 22% methyl glycol borate.
Exemple 3 : composition pour flamme jaune : propulseur : 35 % méthyl-éthyl-éther 35 % de mélange (butane + propane) liquide dissolvant : 14 % eau + 14 % éthyl-glycol composant émetteur dissout : 2 % nitrate de sodium.Example 3: composition for yellow flame: propellant: 35% methyl-ethyl-ether 35% of mixture (butane + propane) dissolving liquid: 14% water + 14% ethyl-glycol dissolved emitting component: 2% sodium nitrate.
Exemple 4 : composition pour flamme bleue : propulseur : 35 % de diméthyl-éther liquide dissolvant : 60 % de méthyl-diglycolEXAMPLE 4 Composition for Blue Flame: Propellant: 35% of Dissolving Liquid Dimethyl Ether: 60% of Methyl Diglycol
+ 3 % de chlorure de méthylène composant émetteur dissout : 2 % de chlorure cuivrique anhydre.+ 3% methylene chloride dissolved emitting component: 2% anhydrous cupric chloride.
Exemple 5 : composition pour flamme blanche : propulseur 20 % de dimétyl-étherEXAMPLE 5 Composition for White Flame: 20% Dimethyl Ether Propellant
15 % de butane liquide : 64 % mélange d'hydrocarbures à point d'ébullition compris entre 200 et 300°C15% liquid butane: 64% mixture of hydrocarbons with a boiling point between 200 and 300 ° C
+ 1 % huile de lavande (parfum) .+ 1% lavender oil (perfume).
Exemple 6 : composition pour flamme rouge : propulseur : 97 % de diméthyl-éther liquide dissolvant complémentaire : 2,8 % de méthanol composant émetteur dissout : 0,2 % de nitrate de lithium.EXAMPLE 6 Composition for Red Flame: Propellant: 97% of additional dimethyl ether dissolving liquid: 2.8% of methanol dissolved emitting component: 0.2% of lithium nitrate.
Dans ce cas, la quasi totalité des substances liquides dans le réservoir est vaporisée à la sortie de la buse et le nitrate de lithium se trouve à l'état de très fines particules en suspension dans cette vapeur. Cette suspension est suffisamment stable pour être véhiculée dans des tubes ou autres conduits pouvant atteindre plusieurs mètres de longueur pour alimenter des rampes de brûleurs, situées donc à distance du réservoir et adaptées à l'effet esthétique désiré.In this case, almost all of the liquid substances in the tank are vaporized at the outlet of the nozzle and the lithium nitrate is in the state of very fine particles in suspension in this vapor. This suspension is stable enough to be carried in tubes or other conduits that can reach several meters in length to supply ramps burners, therefore located at a distance from the tank and adapted to the desired aesthetic effect.
Exemple 7 : composition pour flamme verte : propulseur : 96 % de diméthyl-éther composant émetteur liquide : 4 % de borate de méthyle. Dans ce cas, comme pour le précédent, le mélange est vaporisé et la vapeur combustible émettrice de couleur de flamme peut être véhiculée dans un tube d'une cer¬ taine longueur, éventuellement dotée d'embranchements permettant d'alimenter plusieurs flammes à partir de la même source. Dans ce cas également, la volatilité de la substance émettrice est suffisante pour que la seule alimentation de la zone de combustion par la vaporisa¬ tion du mélange, sans montée de liquide, est suffisante pour donner une flamme colorée de bonne qualité.Example 7: composition for green flame: propellant: 96% of dimethyl ether liquid emitting component: 4% of methyl borate. In this case, as for the previous one, the mixture is vaporized and the combustible vapor emitting flame color can be conveyed in a tube of a certain length, optionally provided with branches making it possible to feed several flames from the same source. In this case also, the volatility of the emitting substance is sufficient so that the sole supply of the combustion zone by the vaporization of the mixture, without rise of liquid, is sufficient to give a good quality colored flame.
On peut remplacer une partie du diméthyl-éther par du mêthyl-éthyl-êther et/ou du méthanol pour diminuer les risques de colmatage au niveaμ de la buse.Part of the dimethyl ether can be replaced by methyl ethyl ether and / or methanol to reduce the risk of clogging at the level of the nozzle.
Exemple 8 : composition pour la flamme jaune-orange :Example 8: composition for the yellow-orange flame:
75 % de diméthyl-éther75% dimethyl ether
24,94 % de méthanol24.94% methanol
0,06 % de nitrite de sodium0.06% sodium nitrite
Une trace de parfum d'orange peut être ajouté pour agrémenter l'emploi du dispositif.A trace of orange scent can be added to enhance the use of the device.
Exemple 9 : Composition pour la flamme bleue :Example 9: Composition for the blue flame:
90 % de diméthyl-éther90% dimethyl ether
9,9 % de chlorure de méthylène9.9% methylene chloride
0,1 % de complexe cuivrique d'acêtoacétate d'éthyle ou de méthyle. Les exemples cités ci-dessus permettent l'obtention de couleurs franches comme le bleu, le rouge, le jaune et le vert. Il est également possible d'obtenir, suivant l'invention, des nuances de coloration et d'effets en faisant varier la nature des substances émissives dis¬ soutes dans les compositions liquides de l'invention, ou en faisant varier la composition du liquide dissol¬ vant, et/ou en combinant les effets de plusieurs sub¬ stances émissives. L'invention permet d'obtenir des effets de coloration tout-à-fait inattendus.0.1% cupric complex of ethyl or methyl acetoacetate. The examples cited above allow the production of bold colors such as blue, red, yellow and green. It is also possible, according to the invention, to obtain nuances of coloring and effects by varying the nature of the emissive substances dis¬ bunkers in the liquid compositions of the invention, or by varying the composition of the dissolved liquid. ¬ before, and / or by combining the effects of several emissive substances. The invention makes it possible to obtain completely unexpected coloring effects.
Exemple 10 : Composition pour flamme de couleur variant du bleu au vert :Example 10 Composition for a flame of color varying from blue to green:
89 % de diméthyl-éther89% dimethyl ether
10,9 % de chlorure de méthylène10.9% methylene chloride
0,1 % de complexe fluopsinique de cuivre divalent, de formule bis N-méthyl-N-thioformyl-hydroxylaminato-Cu II.0.1% of divalent copper fluopsinic complex, of formula bis N-methyl-N-thioformyl-hydroxylaminato-Cu II.
Ce mélange donne une flamme de couleur bleue.This mixture gives a blue flame.
Le remplacement du chlorure de méthylène par du chloro¬ forme dans la formulation ci-dessus nuance la couleur vers un bleu plus soutenu. Le remplacement progressif du chlorure de méthylène par du méthanol ou de l'étha- nol donne une coloration de flamme de plus en plus verte.The replacement of methylene chloride by chloroform in the above formulation nuances the color towards a more intense blue. The gradual replacement of methylene chloride by methanol or ethanol gives an increasingly green flame color.
De même, la pulvérisation de plusieurs liquides non miscibles permet d'obtenir des flammes de plusieurs couleurs, les deux phases liquides ayant nécessairement une composition différente.Similarly, the spraying of several immiscible liquids makes it possible to obtain flames of several colors, the two liquid phases necessarily having a different composition.
Exemple 11 : Application à des briquets à gaz : La composition pour flamme verte de l'exemple N° 7 est parfaitement adaptée au remplissage de briquets et per¬ met d'utiliser ces briquets de la manière habituelle, tout en produisant une flamme de couleur verte, surpre¬ nante pour le spectateur.Example 11: Application to gas lighters: The composition for green flame of Example No. 7 is perfectly suited for filling lighters and allows these lighters to be used in the usual way, while producing a flame of green color, surprising for the spectator.
Des briquets jetables couramment disponibles dans le commerce, vendus sous les dénomination BIC (marque dé¬ posée) , CRIQUET (marque déposée) et BRIO (marque dé¬ posée) ont été remplis à l'aide du mélange ci-dessus ou de ce mélange additionné de 1 % de méthanol. Les mêmes mélanges ont servi à remplir un briquet rechargeable vendu sous la dénomination CLIPPER (marque déposée) . Tous ces briquets ont parfaitement fonctionné en pro¬ duisant une flamme verte, et au prix de modifications minimes. Il a suffit de remplacer les joints d'étan- chéité en buna ou butyle par des joints en néoprène pour assurer l'étanchéité et de modifier la régulation du débit pour tenir compte des différences de volati¬ lité entre propane, butane et diméthyl-éther de manière tout-à-fait classique pour un technicien du métier.Disposable lighters commonly available commercially, sold under the names BIC (registered trademark), CRIQUET (registered trademark) and BRIO (registered trademark) were filled with the above mixture or this mixture added with 1% methanol. The same mixtures were used to fill a refillable lighter sold under the name CLIPPER (registered trademark). All these lighters worked perfectly, producing a green flame, and at the cost of minimal modifications. It was sufficient to replace the buna or butyl seals with neoprene seals to ensure leaktightness and to modify the flow regulation to take account of the differences in volatility between propane, butane and dimethyl ether. in a completely classic way for a technician of the trade.
Exemple 12 : Application aux briquets à alimentation liquide :Example 12: Application to liquid-powered lighters:
Un briquet à gaz est modifié de la façon suivante : le conduit menant à la valve de commande est alimenté par un tube plongeur prenant la composition chargée dans le briquet dans sa phase liquide. Le débit est limité à 0,2 millilitre/minute par un étranglement situé immé¬ diatement en amont de la valve. L'étranglement limita- teur de débit peut être réalisé par l'emploi d'une car¬ touche filtrante miniature, en métal fritte en en fibre synthétique ou naturelle. L'étranglement peut être éga¬ lement réalisé par des stries dans une pièce en métal ou en plastique moulé. On charge le briquet avec la composition suivante :A gas lighter is modified as follows: the conduit leading to the control valve is supplied by a dip tube taking the composition loaded in the lighter in its liquid phase. The flow rate is limited to 0.2 milliliters / minute by a throttle located immediately upstream of the valve. The flow restrictor throttle can be achieved by the use of a miniature filter cartridge, of sintered metal made of synthetic or natural fiber. The constriction can also be achieved by streaks in a metal or molded plastic part. We load the lighter with the following composition:
96,8 % de diméthyl-éther96.8% dimethyl ether
3 % de méthanol3% methanol
0,2 % de nitrate de lithium0.2% lithium nitrate
Le briquet ε'alume aisément et donne une flamme rouge.The lighter ignites easily and gives a red flame.
On observera qu'une telle composition, où la substance émettrice est dissoute dans un liquide constitué en grande partie par la phase liquide de l'éther propul¬ seur, se vaporise lors de la détente au niveau de la buse de sortie au point que toute trace de liquide à disparu et qu'il ne reste après pulvérisation à la buse qu'une fine dispersion de particules de solide émissif (ici le nitrate de lithium) dans le gaz constitué par le propulseur vaporisé (ici l'éther dimethylique) addi¬ tionné d'une faible quantité du dissolvant complémen¬ taire à l'état de vapeur sèche (ici le méthanol) . Cette suspension de solide dans le gaz est assez stable pour être propagée suivant un parcours plus ou moins long entre la buse de pulvérisation et la mise à feu, sui¬ vant les variantes de réalisation choisies par le cons¬ tructeur de briquet.It will be observed that such a composition, where the emitting substance is dissolved in a liquid consisting largely of the liquid phase of the propellant ether, vaporizes upon expansion at the outlet nozzle to the point that any trace of liquid disappeared and after spraying with the nozzle only a fine dispersion of emissive solid particles (here lithium nitrate) remains in the gas constituted by the vaporized propellant (here dimethyl ether) addi¬ with a small amount of the solvent complementary to the state of dry vapor (here methanol). This suspension of solid in the gas is stable enough to be propagated along a more or less long path between the spray nozzle and the ignition, following the alternative embodiments chosen by the lighter manufacturer.
On remarquera que pour les réalisations de flammes co¬ lorées miniatures telles que celles des briquets, les compositions préférées selon l'invention sont celles où la composition contient le moins possible de solvant complémentaire (pour la substance émissive) , en complé¬ ment de la phase liquide du propulseur. Ainsi, après détente dans l'atmosphère, le propulseur à l'état ga¬ zeux ne contient que du solide à l'état très divisé (nitrate de lithium, nitrite de sodium, complexe Cu, etc. ...) ou un deuxième gaz ou vapeur de substance émissive (par exemple le borate de méthyl) : ces com¬ positions selon l'invention sont celles qui se véhicu- lent le mieux dans un conduit plus ou moins long et plus ou moins anguleux et accidenté avec le minimum de dépôt sur les parois.It will be noted that for the realization of miniature colorful flames such as those of lighters, the preferred compositions according to the invention are those where the composition contains as little as possible of additional solvent (for the emissive substance), in addition to the liquid phase of the propellant. Thus, after expansion in the atmosphere, the propellant in the gaseous state contains only solid in the highly divided state (lithium nitrate, sodium nitrite, Cu complex, etc.) or a second gas or vapor of emissive substance (for example methyl borate): these compositions according to the invention are those which are slow the better in a more or less long and more or less angular and uneven conduit with the minimum of deposit on the walls.
Des compositions ci-dessus, ou similaires, peuvent être utilisées également dans des dispositifs plus complexes et volumineux (à fonctionnement ou continu ou program¬ mable) que les dispositifs portables décrits ci-dessus, en employant le procédé selon la présente invention.The above compositions, or the like, can also be used in more complex and bulky devices (operating or continuous or programmable) than the portable devices described above, using the method according to the present invention.
En particulier, des compositions basées sur le diméthyl éther permettent l'obtention de colorations de flammes différentes de celles qui seraient obtenues sans la mise en oeuvre de la présente invention, ainsi :In particular, compositions based on dimethyl ether make it possible to obtain flame colorations different from those which would be obtained without the implementation of the present invention, thus:
- les couleurs obtenues par des substances telles que les fluoborates ou les chloracetates de métaux sont totalement différentes suivant que ces dites substances sont incorporées dans la composition selon l'invention ou apportées dans une flamme conventionnelle. les quantités suffisantes pour l'obtention de couleurs attrayantes sont très faibles en considérant notamment la faible température de flamme atteinte, ce qui permet un résultat d'éclairement appréciable pour une polution de l'atmosphère et de l'environnement très faible ou nul.- The colors obtained by substances such as fluoborates or metal chloracetates are totally different depending on whether these said substances are incorporated into the composition according to the invention or brought into a conventional flame. the quantities sufficient to obtain attractive colors are very low, in particular considering the low flame temperature reached, which allows an appreciable lighting result for very little or no pollution of the atmosphere and the environment.
- le diméthyl-éther permet d'employer, dans les con¬ ditions de l'invention, comme substance émissive des substances volatiles, de manipulation habituellement délicate, telles que les dérivés alkyl-, oxy-alkyl, ha- logéno-alkyl- d'éléments comme le bore, le zinc, l'étain, le silicium, le germanium, ces éléments étant cités à titre non limitatif. Les effets de coloration obtenus en utilisant le dimétyl éther sont tout-à-fait surprenants sur le plan esthétique et ne pouvaient pas être prévu en prenant seulement en considération le fait que le diméthyl-éther a une tension de vapeur telle qu'il peut servir de gaz liquéfiable combustible et qu'il brûle avec une flamme quasi incolore.- Dimethyl ether makes it possible to use, under the conditions of the invention, as an emissive substance for volatile substances, for handling which is usually delicate, such as alkyl-, oxy-alkyl, ha- logeno-alkyl- derivatives 'Elements such as boron, zinc, tin, silicon, germanium, these elements being mentioned without limitation. The coloring effects obtained using dimethyl ether are completely surprising from an aesthetic point of view and could not be foreseen taking only into consideration the fact that dimethyl ether has a vapor pressure such that it can serve as combustible liquefiable gas and that it burns with an almost colorless flame.
Le diméthyl-éther (ou le méthyl-éthyl-éther) peuvent être additionnés d'autres gaz conventionnels tels que butane et propane, mais doivent de préférence être les composants majoritaires (plus de 50 % en poids) pour que les colorations propres des hydrocarbures n'occul¬ tent pas les effets de coloration désirés. Si la sub¬ stance émissive produit un effet de couleur intense, une proportion de 25 % d'éther-dyméthylique ou d'éther méthyl-éthylique peut être suffisante.Dimethyl ether (or methyl ethyl ether) can be added with other conventional gases such as butane and propane, but must preferably be the majority components (more than 50% by weight) so that the proper colorings of the hydrocarbons do not obscure the desired coloring effects. If the emissive substance produces an intense color effect, a proportion of 25% of dymethyl ether or of methyl ethyl ether may be sufficient.
En résumé, l'invention permet de produire une flamme de taille, de couleurs et de formes variées. L'invention fournit également une torche ou flambeau qui constitue une lampe d'éclairage autonome et maniable. Le manie¬ ment de cette lampe ou torche est aisé et assure à l'utilisateur des conditions de sécurité satisfaisan¬ tes. Enfin, les dispositifs selon l'invention permet¬ tant la pulvérisation de liquides en petits débits sont utilisables pour d'autres emplois que l'éclairage ou la pyrotechnique. In summary, the invention makes it possible to produce a flame of various sizes, colors and shapes. The invention also provides a torch or torch which constitutes an autonomous and handy lighting lamp. The handling of this lamp or torch is easy and provides the user with satisfactory safety conditions. Finally, the devices according to the invention allow the spraying of liquids in small flows can be used for other uses than lighting or pyrotechnics.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour produire une flamme de coloration dé¬ terminée, consistant à mettre en contact une composi¬ tion liquide colorante avec un gaz propulseur combus¬ tible comprimé dans une enceinte, à vaporiser la compo¬ sition liquide avec ledit gaz dans une zone de combus¬ tion située hors de l'enceinte et à faire brûler le mé¬ lange vaporisé.1. Method for producing a defined coloring flame, consisting in bringing a coloring liquid composition into contact with a combustible propellant compressed in an enclosure, in vaporizing the liquid composition with said gas in a zone of combus¬ tion located outside the enclosure and to burn the vaporized mixture.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite composition liquide est projetée hors de l'enceinte à l'état finement divisée sous l'effet de la pression du gaz comprimé et que le rapport massique gaz propulseur/liquide est compris entre 1/1 et 1/4.2. Method according to claim 1, characterized in that said liquid composition is sprayed out of the enclosure in the finely divided state under the effect of the pressure of the compressed gas and that the mass ratio of propellant gas / liquid is between 1/1 and 1/4.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition liquide est mélangée, avant d'être projetée hors de l'enceinte, avec une quantité dudit gaz propulseur à l'état gazeux, telle que les rapports massiques gaz propulseur/liquide dans le mélange vapo¬ risé sont compris entre 1/1 et 8/1.3. Method according to claim 1, characterized in that the liquid composition is mixed, before being sprayed out of the enclosure, with a quantity of said propellant gas in the gaseous state, such as the mass ratios propellant gas / liquid in the vaporized mixture are between 1/1 and 8/1.
4. Procédé selon la revendication 1, utilisant une com¬ position colorante volatile qui coexiste en phase li¬ quide et en phase vapeur dans ladite enceinte, dans le¬ quel ledit gaz propulseur et ladite composition colo¬ rante sont projetés à l'état d'un mélange gaz avec va¬ peur hors de ladite enceinte.4. Method according to claim 1, using a volatile coloring com¬ position which coexists in liquid phase and in vapor phase in said enclosure, in which said propellant gas and said coloring composition are sprayed in the state d 'a gas mixture with fear out of said enclosure.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, carctérisé en ce que ledit gaz propulseur contient au moins 25 % en poids d'un composant choisi parmi l'éther dimethylique et l'éther méthyl-éthylique. 5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said propellant gas contains at least 25% by weight of a component chosen from dimethyl ether and methyl ethyl ether.
6. Composition pyrotechnique destinée à produire une flamme de coloration déterminée comprenant de 25 % à 99,9 % en poids d'une substance combustible utilisable comme gaz propulseur, et de 75% à 0,01 % en poids d'une composition liquide susceptible, à l'état finement di¬ visé, de colorer une flamme de ladite substance combus¬ tible.6. Pyrotechnic composition intended to produce a determined coloring flame comprising from 25% to 99.9% by weight of a combustible substance usable as propellant, and from 75% to 0.01% by weight of a liquid composition capable , in the finely divided state, to color a flame of said combustible substance.
7. Composition pyrotechnique selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite substance combustible utilisable comme gaz propulseur représente plus de 90 % en poids du mélange, et que ladite composition liquide est constituée d'au moins un liquide dissolvant miscible avec ladite substance combustible et d'au moins une substance émettrice de couleurs, ladite sub¬ stance émettrice étant dissoute ou finement dispersée dans le mélange liquide.7. Pyrotechnic composition according to claim 6, characterized in that said combustible substance usable as propellant represents more than 90% by weight of the mixture, and that said liquid composition consists of at least one dissolving liquid miscible with said combustible substance and at least one color-emitting substance, said emitting substance being dissolved or finely dispersed in the liquid mixture.
8. Composition pyrotechnique selon l'une des revendica¬ tions 6 ou 7, caractérisée en ce que le propulseur li¬ quéfié est constitué d'au moins 25 % d'éther-diméthyli- que et/ou d'éther méthyl-éthylique.8. Pyrotechnic composition according to one of claims 6 or 7, characterized in that the li¬ quéfié propellant consists of at least 25% of dimethyl ether and / or methyl ethyl ether.
9. Composition pyrotechnique selon l'une des revendica¬ tions 6 à 8, caractérisée en ce que ledit liquide dis¬ solvant est choisi parmi les éthers, les esters de glycol, les esters de polyglycol et les éthanolamines, les alcools légers, les esters d'alcool.9. Pyrotechnic composition according to one of claims 6 to 8, characterized in that said liquid solvent is selected from ethers, glycol esters, polyglycol esters and ethanolamines, light alcohols, esters alcohol.
10. Composition pyrotechnique selon l'une des revendi¬ cations 6 à 9, caractérisée en ce que ladite substance émettrice de couleur est choisie parmi les dérivés alkyl-, oxy-alkyl, halogéno-alkyl- de bore, de zinc, d'étain, de silicium ou de germanium. 10. Pyrotechnic composition according to one of claims 6 to 9, characterized in that said color-emitting substance is chosen from alkyl-, oxy-alkyl, halo-alkyl- derivatives of boron, zinc, tin , silicon or germanium.
11. Composition pyrotechnique selon la revendication 6, destinée à produire une flamme de coloration verte com¬ prenant une substance combustible, utilisée comme gaz propulseur et constituée majoritairement d'un composant choisi parmi le diméthyl-éther et le méthyl-éthyl éther, et une substance émissive choisie parmi le bo¬ rate de méthyle et le borate d'éthyle.11. Pyrotechnic composition according to claim 6, intended to produce a green coloring flame comprising a combustible substance, used as propellant and consisting mainly of a component chosen from dimethyl ether and methyl ethyl ether, and a emissive substance chosen from methyl bo¬ rate and ethyl borate.
12. Composition pyrotechnique selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite substance émettrice de couleur est choisie parmi les nitrates, nitrites, c lo- rures, chlorates, perchlorates de métaux et les com¬ plexes d'acéthyl-acëtone, d'acéto-acétate d'éthyle et de fluopsine de métaux.12. Pyrotechnic composition according to claim 9, characterized in that said color-emitting substance is chosen from nitrates, nitrites, chlorides, chlorates, perchlorates of metals and acethyl aceton, aceto complexes - ethyl acetate and metal fluopsin.
13. Dispositif de pulvérisation pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant au moins un réservoir (1, l') suscep¬ tible de contenir un gaz propulseur combustible (3, 4, 3', 4') et une composition liquide (5, 5') une tête de pulvérisation, ladite tête de pulvérisation étant re¬ liée à ladite composition liquide par un tube (6, 6').13. Spray device for implementing a method according to any one of claims 1 to 5, comprising at least one reservoir (1, l ') suscep¬ tible to contain a combustible propellant gas (3, 4, 3', 4 ') and a liquid composition (5, 5') a spray head, said spray head being re¬ linked to said liquid composition by a tube (6, 6 ').
14. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 13, caractérisé en ce que les pièces constituant ledit réservoir et ladite tête de pulvérisation sont choisies parmi les éléments utilisables dans la construction des bombes à aérosol.14. Spray device according to claim 13, characterized in that the parts constituting said reservoir and said spray head are chosen from the elements which can be used in the construction of aerosol cans.
15. Dispositif de pulvérisation selon l'une des reven¬ dications 13 ou 14, caractérisé en ce que ledit dispo¬ sitif comprend un manchon de combustion surmontant ladite tête de pulvérisation et en ce que ledit manchon de combustion comprend un cylindre (16) muni d'au moins une prise d'air (13, 13') et de préférence un grillage métallique (14) . 15. Spray device according to one of reven¬ dications 13 or 14, characterized in that said operative device comprises a combustion sleeve surmounting said spray head and in that said combustion sleeve comprises a cylinder (16) provided at least one air intake (13, 13 ') and preferably a metal mesh (14).
16. Dispositif de pulvérisation comprenant au moins un réservoir (1') susceptible de contenir un gaz propul¬ seur combustible (3', 4') et une composition liquide (5'), une tête de pulvérisation, ladite tête de pulvé¬ risation étant reliée au bas dudit réservoir par un tube (6'), caractérisé par la présence entre ladite tête de pulvérisation et ledit tube (6') d'une chambre de mélange (20), ladite chambre de mélange (20') possé¬ dant une ouverture (21') permettant l'entrée de gaz (G) dans ladite chambre.16. Spraying device comprising at least one reservoir (1 ′) capable of containing a combustible propellant gas (3 ′, 4 ′) and a liquid composition (5 ′), a spray head, said spray head being connected to the bottom of said tank by a tube (6 '), characterized by the presence between said spray head and said tube (6') of a mixing chamber (20), said mixing chamber (20 ') possé¬ dant an opening (21 ') allowing the entry of gas (G) in said chamber.
17. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit tube (6') possède des moyens d'étranglement (9' , 8') pour réduire le débit de ladite composition liquide.17. Spraying device according to claim 16, characterized in that said tube (6 ') has throttling means (9', 8 ') to reduce the flow rate of said liquid composition.
18. Dispositif de pulvérisation selon l'une des reven¬ dications 16 ou 17, comprenant un manchon de combustion surmontant ladite tête de pulvérisation.18. Spray device according to one of reven¬ dications 16 or 17, comprising a combustion sleeve surmounting said spray head.
19. Bombe à aérosol, caractérisée en ce qu'elle con¬ tient une composition pyrotechnique selon l'une quel¬ conque des revendications 6 à 12.19. Aerosol spray can, characterized in that it contains a pyrotechnic composition according to one of claims 6 to 12.
20. Utilisation d'une composition pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 6 à 12 pour faire fonctionner un briquet.20. Use of a pyrotechnic composition according to any one of claims 6 to 12 to operate a lighter.
21. Briquet à gaz destiné à produire une flamme de co¬ loration verte, contenant une composition pyrotechnique comprenant un combustible gaz propulseur constitué ma¬ joritairement d'un composant choisi parmi le dyméthyl- éther et le méthyl-éthyl éther, et une substance émis¬ sive de couleur choisie parmi le borate de méthyle et le borate d'éthyle. 21. Gas lighter intended to produce a green coloring flame, containing a pyrotechnic composition comprising a propellant fuel consisting mainly of a component chosen from dymethyl ether and methyl ethyl ether, and an emitted substance. ¬ sive of color chosen from methyl borate and ethyl borate.
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