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Pour: Procédé et dispositir pour associer la trans- formation catalytique des hydrocarbures et l'alimen- tation directe des moteurs à explosion par les produits de cette transformation.
Les procédés ainsi que certains dispositirs pour effectuer la transformation catalytique des hydrocar- bures et l'alimentation directe des moteurs à explo-
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t'Sion Par les produits de cette tranerormation ont été
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précédemment l'objet de travaux de la Société Deman- deresse.
Ces dispositifs consistent en un carburateur divisant l'air de combustion en deux fractions dont l'une ( air primaire ou air chimique) intimement mélan- gé au liquide carburant, circule au contact des parois chauffées d'un catalyseur, s'y transforme et se mé- lange ensuite à la deuxième fraction ( air secondai- re) de l'air comburant pour constituer le mélange ex- plosif.
Un émulsionneur sert à l'introduction du com- bustible mélangé à l'air primaire. Cette faible frac- µion de 1'air total véhicule tout le combustible à travers le transformateur catalytiqueoù il est divisé en minces filets recevant des gaz d'échappement, grâ- ce à und disposition spéciale décrite ci-après, la quan- tité de calories nécessaire aux transformations cor- respondant à chaque régime du moteur. Le brouillard trè divisé vient frapper la surface chauffée du métal ca- talytique. C'est à ce moment que se déroulent les phé- nomènes essentiels: ébranlement de l'édifice molécu- laire, oxydations du carbone de cracking qui tendrait à se déposer, préoxydation des molécules simplifiées par suite de leur pyrogénation partielle.
Les produits ainsi obtenus, constituant le mé- lange primaire, sont alors mélangés, intimement au moyen d'un carburateur à gaz approprié ( mélangeur) à l'air secondaire. On introduit, de la sorte, dans les cylindres du moteur un mélange homogène de gaz fi- xes, de vapeur d'eau et de gouttelettes extrêmement
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fines ae carburant préoxydé. Ce mélange est de beau- coup supérieur aux brouillards hétérogène produits par les carburateurs physiques actuels et n'exige, pour la combustion, qu'une quantité d'air limitée à celle qui est théoriquement nécessaire à la combus- tion, ce qui permet d'obtenir des disgrammes mieux nourris, c'est-à-dire des pressions moyennes élevées avec de faibles consommations spécifiques.
En outre sont évités Jas inconvénients dus aux imperfections, la carburation physique actuelle se traduisant pratique- ment par: répartition inégale du travail aux cylin- dres; effets mécaniques nuisibles tels que la déto- nation, exagération de la consommation en combustible, perte de puissance, encrassement des cylindres et di- lution de l'huile de graissage.
Les études de Berl, Callendar, Aufhuser et autres chercheurs sur les phénomènes de la combustion dans les moteurs ont démontré que les mélanges com- bustibles formés d'air et de vapeurs ou gouttelettes de carburant ne se transforment pas directement en gaz carbonique et vapeur d'eau ( produits finals de la combustion) mais qu'ils passent par une série d'état) chimiques intermédiaires résultant de thermolyses et d'oxydations successives tels qu'hydrocarbures non sa- turés, aldéhydes, cétones acides organiques et enfin hydrogène et oxyde de carbone.
Certaines de ces transformations s'inscrivent au bilan général comme endothermiques et sont par sui- te récupératrices d'énergie? D'autre part, les pro- duits de préoxydation facilitent l'inflammation ser-
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vant en quelque sorte d'amorce à la combustion rapide de la cylindrée.
Il était donc rationnel de chercher à prépa- rer chimiquement le mélange tonnant pour l'amener à cet état de maturation avant son admission aux cylin- dres et cela en utilisant les calories des gas d'échap- pement.
La présente invention a pour objet un nouvel appareil permettant d'associer la thermolyse et la préoxydation catalytique des hydrocarbures avec l'ali- mentation directe des moteurs à explosion par les produits de cette transformation.
La particularité essentielle de cet appareil consiste en ce que le catalyseur où. s'effectue la ther* molyse et la préoxydation du carburant comprend une enveloppe de métal catalytique disposée autour de l'axe d'un pulvarisateur et dont la paroi interne pré- sente ou non des ailettes ou des aspérités destinées à augmenter la surface active entre le métal et l'émulsion à transformer.
Une autre particularité de l'appareil réside dans la forme spéciale de l'émulsionneur projetant sur le catalyseur le combustible additionné d'air primai- re et qui a été réalisé notamment en vue de compenser l'insuffisance d'énergie calorifique transmise au catalyseur par les gaz d'échappement qui sont à une température relativement basse, lors de la marche aux faibles régimes et à vide du moteur alimente par les hydrocarbures transformés catalytiquement.
Cette com- pensation s'effectue par suites'une augmentation auto- matique dans une proportion convenable, de la quan- tité d'air primaire se mélangeant à l'hydrocarbure dans l'émulsionneur,
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Pour atteindre ce résultat, lémulsionneur com- porte une chambre de mélange de dimensions appropriées dans laquelle s'opère une détente de l'air qui provo- que une aspiration du liquide et le rapport entre les proportions de l'air et de l'hydrocarbure varie en sens inverse de la grandeur de la dépression créée par l'as- piration du moteur dans lactée chambre.
L'émulsionneur perfectionné se compose essentiel'=- lement d'une pièce mâle percée d'un canal d'arrivée d'hydrocarbure et montée dans une pièce femelle en laissant un certain intervalle, de manière à former une chambre de mélange dans laquelle débouchent le ca- nal précité et des trous d'entrée d'air primaire; la pièce mâle présente, dans la chambre en question, une partie de diamètre réduit., en sorte que le mélan- ge traversant ladite chambre subit, entre les deux pièces, une détente avant de sortir de l'émulsionneur ainsi constitué.
L'appareil présente de plus, comme particulari- té, la disposition, dans l'échangeur de chaleur, d'une ou plusieurs tubulures d'entrée de gaz amenant ce der- nier tangentiellement à la paroi extérieure du cata- lyseur en vue d'augmenter le rendement des échanges thermiques et d'améliorer le fonctionnement de l'ap- pareil.
Les gaz, en circulant suivant une volute spi- rale, entourent entièrement le catalyseur dans la pre- mière spire, et, après avoir abandonné une partie ae leur énergie thermique, forment une gaine isolante Clans la spire suivante, avant de se rendre à l'échap- pement.
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De plus, entre le mélangeur et le catalyseur, est interposée une boîte de détente pour tenir compte de l'augmentation de volume résultant de la transforma- tion thermochimique qui s'est produite au contact de ce catalyseur.
Enfin, le catalyseur est raccordé à la boite de détente par un large conduit qui joue le rôle de re- froidisseur et l'action combinée du refroidissement et de la détente produit un effet mécanique de condensation en même temps qu'une prolongation des réactions d'oxyda- tion et des transformations chimiques.
Diverses autres particularités ressortiront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple, dans lesquels:
La figure 1 montre en coupe partielle, le dispo- sitif d'alimentation du moteur.
La figure 2 représente le robinet à 4 voies de la t'ig. 1 dans une position différente.
La fig. 3 est une coupe par 3-3 de la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe analogue à la fig. 3, le volet thermorégulateur occupant une position inter- médiaire.
Les figures 5, 6 et 7 représentent, en coupe axia le, trois variantes d'exécution de l'émulsionneur.
La figure 8 est une coupe longitudinale, par l'exe du catalyseur d'un fragment de 1'appareil, modi- fié suivant une variante de réalisation.
La figure 9 en est une coupe transversale par 9-9 de la figure 8.
Le carburant, destiné à alimenter le moteur dont les collecteurs d'admission et d'échappement sont indi-
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qués respectivement en 1 et 2, entre par la tubulure (3) dans une cuve à niveau constant (4). Lorsque le robi- net à 4 voies (5) occupe la position représentée à la rig. 2, l'huile lourde quittant la cuve (4) se rend à l'émulsionneur par la tubulure (6); celle-ci se termine par une cosse (7) et l'huile s'inroduit dans l'espace annu- laire ménagé entre l'aiguille (12) et son logement;cette aiguille comporte une tête tronconique (13) autour de la- quelle arrive l'air primaire ou air chimique qui pénètre par les trous (14).
L'air et l'huile lourae sortent par l'émulsionneur qui présente cette particularité de commer lieu à une émulsion, en nappe conique étalée, ceci étant @ par exemple réalisé par la conicité des bords de la rente circulaire (15) de pulvérisation.
Le catalyseur est réalisé sous forme d'une enveloppe en métal catalytique aisposée autour de l'axe du pulvérisateur et portent éventuellement, à sa paroi interne, des ailettes ou aspérités destinées à augmenter la surface de contact entre le métal et l'émulsion à transformer chimiquement.
Cette enveloppe en métal catalytique est un al- liage de cuivre et d'un métal peu sensible au soufre et dont les oxydes sont difficilement réductibles: tel que le chrôme, l'aluminium et le vanadium. A cet alliage est ajoutée une petite quantité de fer pour en augmenter la résistance.
Toute la chaleur reçue des gaz d'échappement est transmise par la surface developpée au catalyseur au brouillard de carburant et a'air primaire, permettant ainsi aux réactions de thermolyse et de préoxydation décrites ci-dessus de s'accomplir.
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Le chauffage du catalyseur a lieu comme suit:
L'enveloppe 17 ae la chambre renfermant les ailettes 16 est munie extérieurement d'ailettes 18 autour desquelles circuletout ou partie des gaz d'échappement du moteur. A cet effet, @ fig. 3 et 4) il est prévu dans le col- lecteur d'échappement 2 un volet ou obturateur 19 actionné par la tringle 24 reliée à l'axe de commande 25 au papillon des gaz 26 et agissant sur l'axe 27 du volet 19.
Ce volet permet lors de la marche en charge (fig. 4) de dériver par les rentes 20, 21 tout ou partie des gaz d'échappement dans les canaux 22 formant double- en- veloppe autour du catalyseur et agissant accessoirement com- me calorifuge de ce dernier. Dans les positions correspon- dant au ralenti et à la marche à vide, la totalité des gaz d'échappement sert au chauffage du catalyseur, le volet 19 occupant la position de la fig. 3. Les gaz entrent par 23 et doivent passer sur les ailettes 18 pour se rendre à la tubu- lure d'échappement 28. Les produits sortant de la chambre catalytique 15 et constituant le mélange primaire sont diri- gés par le canal 29 dans la buse centrale 30 du mélangeur où le moteur crée une dépression qui est réglée par le pa- pillon 26.
L'air secondaire nécessaire à la combustion est amené au mélangeur d'une part, par le conduit 31 qui, au départ, est fermé par un papillon 32 et, d'autre part, par une soupape automatique d'air additionnel 33 tarée par un - ressort 34 dont on peut éventuellement régler la tension à l'aide de la came 35; les oscillations sont amorties au moyen d'un dash-pot 36.
Dans le but de faciliter les départs du moteur le mélangeur est équipé de raçon à fonctionner indépendam- --
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ment comme carburateur physique à essence dont la cuve à niveau constant 37 comporte un gicleur 37'; l'essence arrivant par le tuyau 38 lorsque le robinet à 4 voies (5) occupe la position qui est indiquée à la fig. 1. De là, l'essence se rend par le conduit 39 à la buse 30.
Le robinet à 4 voies (5) placé en amont de la cuve à essence et en aval de la cuve à huile lourde per- met de passer instantanément de la marche à l'essence à la marche à l'huile lourde ou inversement. La disposi- tion du gicleur 37' à la partie inférieure de la cuve à essence 37 est telle que celle-ci reste vide pendant le fonctionnement de l'huile lourde. On évite ainsi tout danger d'incendie.
La capacité de la cuve à essence est calculée ae manière à subvenir à la marche du moteur pendant le temps nécessaire à l'émulsion d'air primaire et d'huile lourde pour traverser le catalyseur, s'y transformer et arriver au mélangeur.
Lorsque le procédé est appliqué aux moteurs ali- mentés aux carburants légers ( essence, etc..) le dispo- sitif ne comprend pas la cuve 37, le tuyau 38 ni le robi- net à quatre voies 5, le carburant léger étant admis direc- tement de la cuve à niveau constant 4 à l'émulsionneur 7.
L'émulsionneur que montre la fig. 5 comprend une pièce mâle 41, dont une bride 42 est ajustée dans une pièce femelle 43 et s'applique contre un épaulement ména- gé dans cette dernière.
La pièce femelle 43 comporte une cavité inté- rieure 49 qui joue le rôle de chambre d'émulsion. La pièce mâle 41 présente une tête composée d'une partie
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cylindrique 45 de diamètre Dl à laquelle fait suite une partie cylindrique 46 de diamètre D2 inférieur à Dl.
Un canal 47 est ménagé dans la pièce 41 et un trou 48 le met en communication avec l'espace 49 de la cavité précitée, espace compris entre la partie 46 de la pièce môle 41 et la pièce femelle 42. Par ce canal arrive du carburateur habituel (4 sur la fig.1) l'hydro- carbure qui doit être transforme catalytiquement.
Enfin à la partie cylindrique 46 fait suite un champignon 50, faisant corps avec elle ou rapporté et qui, en évasant le brouillard formé par l'émulsion- neur, permet d'utiliser plus ou moins du volume et de la surface du catalyseur. De préférence le diamètre D4 de ce champignon est égai au plus au diamètre de la cavité 49.
La fig. 6 représente un appareil analogue dans lequel la pièce mâle comprend trois parties cylindri- ques de diamètre respectifs D'1' D'2 et D'. Cette piè- ce mâle peut également se terminer par un champignon 51 de diamètre D"4 (fig. 7).
Cette disposition est surtout intéressante dans le cas de l'appareillage décrit plus haut en regard des figé 1 à 4 en ce sens qu'elle permet de régler sur cha- que type de moteur l'évasement du cône pour que le vo- lume et la surface utiles soient ceux qui permettent d'arrêter les réactions à un certain stade de leur évo- lution pour les plus grands débits et de les pousser au contraire jusqu'à un stade plus avancé pour les plus faibles débits.
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Les réactions de préoxydation qui concourent au réchauffage du mélange en même temps qu'à sa transfor- mation chimique sont évidemment d'autant plus intenses que la quantité d'air admise avec le carburant sur le cataly- seur est plus grande. Ce dispositif offre le moyen de compenser et au-delà le défaut a'énergie calorifique cédée par les gaz d'échappement aux faibles remplisages ( marches aux raibles charges et à vide).
C'est ainsi, par exemple,qu'il permet d'ad- mettre aux cylindres un mélange d'air et gasoil transror- mé, à la température de 80 à pleine charge et à 110 en marche à vicie, sans aucune intervention mécanique ( volet dans 1 échappement, chauffage de l'air, etc...)
Par un choix approprié de la forme et des dimensions de la pièce centrale ou pièce mâle de l'émul- sionneur on peut: 12-Augmenter ou diminuer proportionnelle- ment la quantité d'air primaire à tous les régimes.
2 - Augmenter ou diminuer la quantité d'air primaire à certains régimes sans la raire varier à cer- tains autres.
3 - Augmenter ou diminuer, par l'évasement au cône que forme l'émulsion sortant de l'appareil décrit., l'utilisation au volume et de la surface active du cataly- seur.
Au point de vue pratique, ceci permet de compenser les différences ae chauffage dues aux gaz d'échap pement quand les régimes varient et également ae compenser les écarts ae température due à l'ambiance.
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Dans l'appareil que représente la fig. 8, on retrouve le catalyseur 52 réalisé, comme indiqué plus haut, sous la forme d'une enveloppe en métal catalytique portant, sur sa paroi interne, des ailettes ou aspérités 53 destinéee à augmenter la surface de contact entre le métal et l'émul- sion à transformer chimiquement. Cette enveloppe est en ou- tre munie extérieurement d'ailettes 54. Elle est placée dans une botte 55 dont la forme se voit plus clairement sur la coupe-de la fig. 9, et qui s'étend sur toute la lon- gueur du moteur. Il est donc possible de disposer un cata- lyseur beaucoup plus long dans l'appareil ainsi constitué.
Les gaz d'échappement sont introduits dans cet appareil par des tubulures 56 dont la disposition est telle que le fluide arrive tangentiellement à la surface 52 du ca- talyseur. Chaque tubulure 56 se raccorde, par une cloison 57, aux parois de la botte 55 et cela de manière à obliger les gaz à emprunter un trajet en volute comme il est indi- qué par les flèches. On voit ainsi que l'espace 58, parcou- ru par le fluide après qu'il a cédé une partie de sa cha- leur au catalyseur,, constitue une gaine isolante.
Les gaz d'échappement sont évacués par la tubu- lure 59 munie d'un papillon de réglage 60; celui-ci per- met de régler éventuellement l'intensité du chauffage soit qu'il occupe une position fixe déterminée à l'avance, soit qu'on lui donne diverses positions angulaires suivant le travail demandé au moteur.
L'émulsionneur décrit en regard des figures 5, à 7 se place en 61.
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Après avoir subi, en présence du catalyseur, une transformation thermo-chimique, le mélange qui doit ali- menter le moteur dont les tubulures d'échappement ont été désignées par 56 est dirigé par un large conduit 62, dans de une boîte/détente 63; le conduit 62 se termine par une crépine 64. Il joue en particulier le rôle de refroidis- seur et le refroidissement produit, combiné avec la dé- tente lorsque le gaz sort de la crépine, détermine un effet de condensation en même temps qu'une prolongation des ré- actions d'oxydation et des transformations chimiques dans la botte de détente. En outre, cette dernière permet de tenir compte de l'augmentation de volume résultant de la transformation thermo-chimique qui a lieu avec accroisse- ment du nombre de molécules.
REVENDICATIONS.
1 - Appareil permettant d'associer la ther- molyse et la préoxydation catalytique des hydrocarbures avec l'alimentation directe des moteurs à explosion par les produits de cette transformation, caractérisé en ce que le catalyseur, où s'effectue la thermolyse et la pré- oxydation du carburant, comprend une enveloppe de métal catalytique disposée autour de l'axe d'un pulvérisateur et dont la paroi interne présente ou non des ailettes ou des aspérités destinées à augmenter la surface active entre le métal et l'émulsion à transformer.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.