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Monsieur Marcel M A L L E T " PERFECTIONNEMENT AUX APPAREILS POUR LA PRODUCTION DE GAZ
INERTES DESTINES A LA PROTECTION DES RESERVOIRS CONTENANT
DES RYDROCARBURES LIQUIDES ".-
Pour assurer la protection, contre les risques d'inen- die ou d'explosion, des réservoirs contenant des liquides in- flammables et plus particulièrement des réservoirs d'essence,, on utilise couramment un procédé qui consiste à substituer, à l'atmosphère de composition normale qui surmonte le liquide dans ces réservoirs lorsqu'ils ne sont pas complètement rem.. plis, une atmosphère artificielle constituée par des gaz iner- tes.
Ces gaz inertes peuvent être constitués soit par des corps chimiquement définis, azote ou gaz carbonique par exemple, soit d'une manière plus économique par les gaz résiduaires de la
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combustion, dans l'air et en proportions convenables de produits combustibles.
La réalisation pratique de cette dernière conception comporte, en général, l'utilisation d'un moteur à essence, dans les cylindres duquel s'opère la combinaison des vapeurs d'essence avec l'oxygène de l'air, dans des conditions telles qu'une partie de l'énergie calorifique libérée par la combus- tion peut être récupérée sous forme d'énergie mécanique uti- lisable.
On comprend toutefois que cette solution du problè- me ne soit acceptable qu'autant que le gaz résiduaire dispo- nible à l'échappement présente, d'une façon constante, les caractéristiques requises pour son utilisation spéciale, à sa- voir essentiellement, en dehors de la propreté qu'on peut tou- jours obtenir par un dispositif d'épuration approprié, la pré- sence d'oxygène sous un pourcentage aussi réduit que possible, de façon que le gaz en question soit absolument impropre à l'entretien de toute combustion, et en même temps l'absence de vapeurs d'essence non brûlées, susceptibles de donner lieu à des phénomènes d'auto-inflammation au cours des opérations de compression que comporte souvent le magasinage ultérieur du gaz inerte.
Pour avoir un gaz répondant d'une façon satisfaisante à ces exigences, il est indispensable que le moteur utilisé fonctionne toujours à pleine charge. La/puissance développée dans le moteur étant généralement utilisée dans un compres- @ seur, directement couplé avec lui et dans lequel on comprime à une pression déterminée les gaz inertes produits, il s'en- suit que les caractéristiques et les conditions de marche de l'ensemble, et nommément la cylindrée du compresseur et la pression de refoulement, se trouvent déterminées d'une manié-
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re univoque dès qu'on s'est donné la quantité de gaz iner- tes à produire par heure.
C'est ainsi que l'on calcule aisément que la production de 4 m3 de gaz inerte s'accompa- gne de la production d'une énergie de 1 cheval-heure en- viron, et que, pour absorber cette énergie, les 4 m3 de gaz produitedoivent être comprimés dans le compresseur à 16 kilogrammes environ.
Les installations conçues suivant le schéma ainsi constitué présentent donc un double inconvénient; en premier lieu, elles nécessitent la mise en oeuvre de compressions élevées, exigeant un matériel perfectionné et un entretien délicat; d'autre part, elles manquent de souplesse, car, malgré cette utilisation des hautes pressions, il peut se produire, en cas de déréglage du régime de marche, des as- pirations sur l'échappement du moteur à travers le cylindre,, d'où possibilité de rentrées d'air avec, comme conséquence, une augmentation inadmissible de la teneur en oxygène libre du gaz produit.
La présente invention a pour objet un dispositif permettant de faire disparaître ces inconvénients. Ce dis- positif est caractérisé par un accroissement de la cylindrée du compresseur par rapport à celle du moteur, sans considé- ration du volume exact de gaz à aspirer, et par le prélève- ment automatiquement opéré, sur le gaz sortant du compres- saur, d'un certain volume de gaz qui, venant s'ajouter, après détente, aux gaz brûlés en pr ovenance directe du mo- teur, permet d'alimenter le compresseur sous un régime cor- respondant à sa cylindrée accrue.
Tout se passe ainsi comme si, en régime normal, un certain volume de gaz circulait en cycle fermé entre le
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compresseur et l'organe détendeur, avec comme mission unique d'absorber une fraction de la puissance libérée par le moteur.
On peut donc, par une augmentation convenable de la cylindrée du compresseur, ramener le taux de compression nécessaire à une valeur très inférieure au chiffre de 16 kilogrammes in- diqué plus haut, par exemple à une pression de 5 à 6 kilogram- mes correspondant à des conditions beaucoup plus économiques d'établissement et d'entretien du compresseur.
De plus, l'admission automatique, vers l'aspiration du compresseur, de la fraction du gaz comprimé nécessaire pour faire l'appoint du volume de gaz brûlés produits par le compresseur, s'effectue par l'intermédiaire d'un régula- teur hydraulique du type "Savalle", prenant sa pression de préférence sur l'échappement du moteur, de telle manière que ce dernier soit toujours maintenu sous un léger excès de pres- sion par rapport à. l'atmosphère ambiante, ce qui élimine toute possibilité de succion d'air à travers le moteur.
La figure de la planche unique représenté, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention,, Les di- vers appareils constituant l'ensemble y sont représentés en coupe verticale. A la gauche de la figure sont représentés schématiquement, couplés directement sur le même arbre .-.ni- velle 1, un des cylindres 2 du moteur à. essence avec son pis- ton 3, et un des cylindres 4 du compresseur avec son piston 5. L'air nécessaire à la combustion de l'essence, aspiré dans l'atmosphère ambiante, rentre par la soupape 6, et les gaz brûlés s'échappent par la soupape 7 dans la canalisation 8.
Ces gaz traversent ensuite un faisceau refroidisseur 9, immergé, ainsi que le serpentin 10 dont le rôle est exposé plus loin,, dans un bac 11 parcouru par un courant d'eau. qui
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arrive froide par le robinet 12 et le tube plongeur 13, et ressort après avoir absorbé les calories en excès du gaz par la tubulure de trop plein 14. Un robinet 15 permet la vidange à fond de la cuve.
-'-La partie inférieure du faisceau 9 constitue un ré- servoir conique où se rassemblent les impuretés entraînées mécaniquement ou condensables par simple refroidissement. Ces impuretés accumulées dans ce réservoir sont soutirées pério- diquement par le robinet 17.
Les gaz refroidis et ayant subi un commencement d'épuration passent ensuite. par la canalisa- tion 18, dans la base de la colonne 19 qu'ils traversent de bas en haut, en rencontrant sur le parcours une succes- sion d'empilages de corps de contact, empilages dont les élé- ments inférieurs 20 sont arrosés au pétrole pour éliminer, par dissolution, les traces d'essence non brûlée dans les cylindres du moteur, tandis que dans les éléments supérieurs 21 non arrosés sont arrêtés, par action mécanique, les entrai. nemente vésiculaires liquides charriés par le courant gazeux.
Le pétrole, après avoir traversé les empilages 20, tombe dans la base 22 de la colonne où ils s'accumulent. Il y est repris par une pompe 23, et refoulé par une canalisation 24 et une rampe d'arrosage 25 dans la colonne 19 au-dessus des em- pilages 20, à l'arrosage desquels il vient de nouveau concourir.
Le pétrole circulant ainsi en cycle fermé se charge à la longue d'essence, de traces d'huiles, de résidus de la combustion et d'autres impuretés; c'est pourquoi il doit être soutiré périodiquement par le robinet 26 et remplacé par du liquide frais. Le gaz épuré sort en tâte de colonne par la tuyauterie 27 pour se rendre à l'aspiration du compresseur, où il pénètre dans le cylindre 4 par la soupape 28. Il en
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ressort, porté par la pression voulue. par la soupape 29. et se rend de là par le tuyau 30 au serpentin refroidisses 10, où les calories développées par la compression sont éva- cuées dans l'eau de la cuve de refroidissement. Enfin, du serpentin 10, il arrive, par la tuyauterie 31, au ballon ma- gasin 32 taisant office de volant de fabrication.
De ce bal- lon, le gaz comprimé peut s'écouler dans trois directions dif- férentes :
1 - par la soupape tarée 33 et la tuyauterie 34. Vers les appareils d'utilisation, au prorata des demandes.
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80 - par la soupape tarée 35 et la t wauterie 2ffi vers l'atmosphère en échappement libre, lorsque la demande est in- férieure à la capacité de production du dispositif.
3 - par la tuyauterie 37, le robinet régulateur 38 commandé automatiquement comme dit ci-après, et la tuyauterie 40, une partie du gaz comprimé, détendue au passage du robinet 38, fait retour en tête de ls oionne 19, et de là à l'aspira- tion du compresseur,
Le robinet 38 est commandé par le dispositif régulateur 41, dispositif hydraulique bien connu sous le nom d'appareil "Savalle". Il consiste essentiellement dans un flotteur 48 se déplaçant dans une cuvette 43 et commandant, par ses déplace- ments verticaux et par l'intermédiaire d'un système articulé 44, l'ouverture eu la fermeture du robinet 38, de poids du flotteur étant équilibré, dans la proportion convenable, par un contrepoids 39.
Le liquide contenu dans la cuvette 43 commuai- que par un tube plongeur 45 avec celui contenu dans le ballon inférieur 46, l'atmosphère qui surmonte le liquide dans le bal- lon étant maintenue en communication directe, par un tube 47, avec l'atmosphère de la base 22 de la colonne 19. Les variations
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de pression dans la colonne 19, c'est-à-dire, aux pertes de charge près dans la tuyauterie 27, les variations de pression à l'aspiration du compresseur, se transmettent à l'atmosphère du ballon 46 et provoquant des variations correspondantes de la dénivellation du liquide entre ce ballon 46 et la cuvette 43.
Lorsque la pression augmente à l'aspiration du compresseur, ce qui signifie que ce dernier n'arrive pas à aspirer la totali- té du gaz qui lui est envoyé, le soulèvement du flotteur 42 ferme progressivement le robinet 38, réduisant la proportion de l'appoint de gaz renvoyé du ballon 32 à l'aspiration du compresseur .
Inversement, une insuffisance de pression à Inspira- tion du compresseur se traduit par une baisse du flotteur 42, une ouverture plus grande du robinet 38, et en fin de compte un pourcentage plus élevé de gaz retourné, en cycle fermé, vers l'aspiration du compresseur.
Il s'établit donc automatiquement un régime de marche correspondant à une pression, à l'aspiration, égale à la dé- nivellation du liquide qui s'établit entre le ballon et la cuvette du régulateur Savalle. Le robinet 48, en permettant de modifier la quantité d'eau contenue dans le dit régulateur, permet de modifier le réglage de la pression à l'aspiration du compresseur. L'excès constant de pression, par rapport à la pression atmosphérique, dont on s'assure ainsi entre l'aspira- tion du compresseur et le refoulement du moteur rend absolument impossible, en cas de déréglage dans le fonctionnement de ce dernier, les rentrées d'air à travers le cylindre du moteur, et par suite l'admission en proportion inadmissible d'oxygène non combiné dans le cycle des gaz inertes.