<Desc/Clms Page number 1>
CARBURATEUR A GAZ POUR TOUTES PRESSIONS.
La présente invention concerne les appareils dénommés carburateurs à gaz ou dosaurs de gaz utilisés par exemple pour l'alimentation des moteurs.
On sait que le dosage d'un carburant liquide ou gazeux dans la quantité d'air nécessaire à former le mélange carburant, peut s'effectuer de diverses façons. En général, dans la pratique, la grande majorité des constructeurs de carburateurs ont adopté, grâce à la simplicité du système créant l'automaticité et quel que soit le carburant, la méthode suivante : amener le carburant à une pression se rapprochant de la pression atmosphérique et le faire déboucher dans un tube
<Desc/Clms Page number 2>
de Venturi par un gicleur de section appropriée théoriquement proportionnelle à la section de passage d'air, suivant le dosage exigé .
En aucun cas, le fait d'amener le carburant sous pression constante dans la section de passage d'air ne peut créer un dosage constantsur toute la courbe des débits. Dans cette éventualité, si l'on veut conserver un mélange correct tous les régimes, il faut faire varier d'une façon appropriée soit les sériions d'alimentation en gaz, soit la pression sous laquelle est débité le carburant.
L'examen attentif des formules des mélanges a permis de constater qu'il était avantageux d'amener le gaz au gicleur à une pression égale ou sensiblement égale à la pres- sion atmosphérique.
En effet, soit :
Q = débit d'air,
Q' débit de carburant, po = pression atmosphérique, p = pression au corset du venturi, p' = pression constante différente de la pression atmosphérique sous laquelle pourrait être éventuellement amené le carburant au carbu- rateur, = poids spécifique de l'air, = poids spécifique du carburant, r = dosage.
On a :r = - étant entendu que
Q Q = SV et Q' = sV' d'où r = sV'.
SV
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
Sillon pose Ap = po - p
EMI3.2
4 Pl = (po-p) +p' = .4p + p"
EMI3.3
Il en résulte r = -E#*-Aj' Comme #= constante et #' = constante,
EMI3.4
\1 f = constante = K.
La formule devient : r = K i 1AP, (1) vap Dans l'hypothèse oÙ p' = constante, #p' = #p + constante = #p + k
EMI3.5
ou en faisant sortir les constantes :
EMI3.6
La formule (2) montre que dans l'hypothèse d'une admission du gaz sous pression constante différente de la pression atmosphérique,le dosage varie en fonction des modifications de pression au corset du venturi.
Si l'on reporte sur un graphique les courbes des débits du gaz et de l'air en fonction des dépressions créées par un moteur (figure 1), on constate que si le mélange est correct en un point déterminé 0 de la courbe des débits, le mélange ira en s'appauvrissant à partir du point 0. D'autre part il sera trop riche en deçà de ce point ; d'où un dosage varia-
<Desc/Clms Page number 4>
ble, auquel on a tenté de remédier soit en faisant varier les sections de passage du gaz, soit en agissant sur la pression du gaz.
Mais si dans la formule (1) on pose p' = O, c'est à dire si la pression d'admission est la même que la pression atmosphérique, on a dans ce cas #p = #p', et la formule devient :
EMI4.1
Dans ce cas le dosage est uniquement proportionnel au rapport des surfaces et indépendant de tout autre facteur va- riable. Par conséquent, si ce rapport est judicieusement éta- bli, le mélange sera toujours constant à tous les régimes du moteur, les deux courbes de débit se superposant ou étant pa- rallèles.
L'automaticité absolue réalisée dans le dosage par l'ap- plication de ce système et sa simplicité en ont, dans la grande majorité des cas, généralisé l'application dans la fabrication des appareils de dosage, quelque soit le carbu- rant, qu'il soit liquide ou gazeux.
Four l'essence, c'est le niveau constant qui constitue l'appareillage nécessaire à conserver le carburant à une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique. Mais pour ce carburant l'on doit tenir compte des phénomènes dûs à la capillarité, vu les faibles sections du gicleur, ainsi que de la différence conséquente de densité du carburant par rapport à l'air, différence qui implique que les pertes de charge subies par ce délier sont plus importantes que pour l'essence. La courbe de débit d'air a tendance à se tendre beaucoup plus rarement dès l'accroissement du régime, que la courbe d'essence (voir figure 2).
Ceci a amené les cons- tructeurs à user des systèmes dits à compensation ou à gi-
<Desc/Clms Page number 5>
cleur noyé pour conserver un mélange sensiblement constant (cas généralement recherché), compte tenu des mélanges de puissance.
Ces systèmes sont basés, pour les cas des carburateurs à gicleur compensateur, sur l'adjonction d'un second gicleur à débit constant quelle que soit la dépression. On en arrive ainsi aux courbes montrées figure 3, où la consommation totale d'essence comporte la consommation constante du gicleur auxiliaire et la consommation variable du gicleur principal en fonction de la dépression.
Par contre, si le carburant est gazeux, ces inconvénients sont pratiquement nuls, vu les sections beaucoup plusgrandes des gicleurs de débit et les densités très voisines de l'air et du carburant. L'on peut pratiquement admettre, pour le cas de l'acétylène par exemple, que si le dosage correct est réalisé en un point, il le sera sur toute l'étendue de la courbe des débits.
Mais en pratique les appareils employés ou préconisés jusqu'ici pour l'alimentation du gaz à la pression atmosphérique n'ont pu donner de résultats réellement satisfaisants dans le domaine du dosage, car la pression atmosphérique n'est pas souvent atteinte. Dans la plupart des cas, les détendeurs utilisés n'amènent le gaz qu'à une pression variant de - 5 mm. au départ à - 100 mm. à plein régime ce qui ne peut donner, ainsi qu'on l'a vu, un dosage correct. Par suite de leur construction, le ressort fermant le circuit indé- pendemment de la dépression initiale d'ouverture de débit, doit équilibrer en outre la pression du gaz ; d'où nécessité pour lui d'être assez puissant, ce qui justifie les écarts de tension rappelés ci-dessus.
De plus, ces appareils offrent de nombreuses difficultés d'étanchéité à cause des trop petites surfaces offertes par les obturateurs qui, pour s'oppo-
<Desc/Clms Page number 6>
ser à la pression parfois très élevée par cm2 du gaz employé, nécessiteraient autrement l'emploi de ressorts de trop grande puissance. Ils sont en outre sensibles aux écarts de pression et nécessitent l'emploi d'un détendeur préalable ramenant le gaz à une pression déterminée au doseur proprement dit.
Les appareils connus de ce genre, par suite de la nature délicate de leur construction et de leur réglage, sont également d'un prix de revient assez élevé.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de procurer un carburateur ou doseur à gaz de construction simple et peu onéreuse qui, tout en pouvant présenter de larges sections de passage de gaz, soit conçu de manière que l'ouverture des sections de passage ait lieu sous l'action d'une dépression, même légère, le gaz s'échappant alors à une pression très voisine de la pression atmos- phérique, quelle que soit la pression initiale du gaz et sa variation en cours de fonctionnement.
Dans ce but, le carburateur à gaz objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte deux soupapes équilibrées du genre de celles utilisées dans les détendeurs à vapeur, et qui sont agencées de manière que les soupapes se mettent en position de fermeture lors de l'arrêt de la consommation, tandis que l'ouverture en est commandée par dépression.
Dans la réalisation pratique de l'invention, les soupapes équilibrées présentent au gaz sous pression des surfaces rigoureusement égales à tous les degrés d'ouverture, de ma- nière à n'être pas sensibles aii 4carts de pression.
A cet effet, les sièges des soupapes présentent leurs parois en contact avec le gaz sous pression, rigoureusement
<Desc/Clms Page number 7>
perpendiculaires aux surfaces des soupapes.
Les soupapes de fermeture sont établies sous forme de larges surfaces. Elles sont solidaires l'une de l'autre et sont reliées à une membrane de grande superficie soumise d'une part à l'action d'un ressort travaillant à la traction pour la fermeture, d'autre part à l'action de dépression pour l'ouverture.
Ce'ressort, qui ne doit pas résister à la pression du gaz, est réglé de manière à permettre l'ouverture des soupapes dès qu'une très légère dépression est créée.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on en donnera ci-après un exemple de réalisation.
La figure 4 est une coupe verticale pratiquée à travers le carburateur à gaz.
La figure 5 montre une coupe horizontale du carburateur et son raccordement au conduit d'alimentation du moteur.
Dans ces figures, 1 désigne le corps du carburateur formé par une enceinte 2 qui est en communication par un conduit 3 avec un tube venturi 4 placé dans le conduit d'aspiration 5 du moteur (non représenté). Cette chambre 2 est encore reliée au conduit 5 par un autre canal 6 débouchant derrière le clapet de réglage habituel 7.
A l'intérieur du corps du carburateur 1 débouche un canal 8 d'amenée du gaz sous pression. Deux soupapes 9 et 10 de forme quelconque, de préférence circulaire mais de large surface, et garnies d'un joint 11 en toute matière convenable, reposent sur des sièges 12 et 13 et sont reliées entre elles par une tige 14 fixée elle-même sur une membrane 15 de grande superficie disposée à l'intérieur du corps 1 et séparant l'enceinte 2 de l'espace 16 constituant le fond du corps 1. Un ressort 17 éventuellement réglable, travaillant
<Desc/Clms Page number 8>
sous faible tension, relie l'extrémité de la. tige 14 au corps 1 et a pour but de ramener les soupapes équilibrées sur leur siège dès que la dépression disparait et que l'intérieur de l'enceinte 2 est ramenée à la pression atmosphérique.
Afin. d'assurer une surface absolument égale de pression sur les soupapes 9 et 10, le siège 12 présente sa surface in- terne 18 en contact avec le gaz sous pression, perpendiculaire à lasurface inférieure de la soupape 9, tandis que pour le siège 13 c'est la surface externe 19 en contact avec le gaz sous pression qui est perpendiculaire à la surface inférieure de la soupape 10. De cette manière les surfaces de pression s'équilibrent rigoureusement, même dans le cas où ]'prête des sièges 12 et 13 pénètre dans la matière des joints 11.
Dans ces conditions, à l'arrêt du moteur, le passage du gaz ne sera pas permis; car les soupapes équilibrées ne subissent pas l'influence de la pression intérieuredu gaz amené par lecanal 8.
Dès que le moteur commence à tourner, la dépression qu'il crée au venturi se transmet dans l'enceinte 2 assimi- lée à une cloche à niveau constant par le canal du gicleur 3. Elle sollicite alors la membrane 15 sur toute sa surface, laquelle a tendance à se soulever. Cette membrane nousse les soupapes vers le hautpar la tige 14, etces soupapes laissent échapper le gaz da.ns la cloche. Le gaz ainsi admis s'écoule par le gicleur ou conduit 3 vers le diffuseur ou venturi 4.
Si la pression augmente dans la cloche, la membrane est repoussée vers le bas et les soupapes sont réappliquées sur leurs sièges. Une ouverture des'soupapes correspondant à une
<Desc/Clms Page number 9>
tension d'équilibre très voisine de la pression atmosphérique s'établira alors à tous les régimes du moteur. Les soupapes sont en effet de grande surface et une levée de 1/5 de mm. peut correspondre déjà à la section d'ouverture du gicleur.
D'autre part, en raison de la grande surface de la membrane} par exemple de 120 cm2,une dépression de 10 mm. d'eau se traduira par une force de 120 gr. appliquée dans le sens de la levée des soupapes. Si le ressort est réglé à. la faible tension de 100 gr., une dépression de 8 mm. d'eau environ - dépassée de loin au venturi dès le passage du ralenti au grand jet - suffira pour permettre le débit du gaz. Dès lors, vu la faible levée des soupapes nécessaire, même au plein régime, la tension du gaz à l'intérieur de la cloche restera toujours très voisine de - 8 mm. d'eau, donc très sensiblement égale à la pression atmosphérique et ceci tout en permettant une fermeture complète du circuit à l'arrêt du moteur.
L'appareil comprend également un dispositif pour la marche au ralenti, constitué par un conduit 6 débouchant juste derrière le papillon 7 du carburateur. Ce papillon peut être ouvert légèrement grâce à une vis de réglage pour doser la quantité d'air nécessaire à la marche à vise du moteur.
Cette combinaison très simple de ralenti est permise sur cet ensemble. En effet, la tension à l'intérieur de la cloche dans l'enceinte est constante et sensiblement voisine de la pression atmosphérique, ce qui permet de dire que la faible dépression y régnant sera toujours inférieure à celle qui s'établit soit au corset du venturi, toujours sous dépression dès la marche du moteur, grâce au passage d'air 6 destiné au ralenti, soit au niveau du petit gicleur.
L'on peut considérer que les pertes de charge que subit
<Desc/Clms Page number 10>
le gaz dans son parcours de la cloche à niveau constant au diffuseur, sont pratiquement insignifiantes, attendu qu'il n'a à parcourir qu'une très faible distance.
Un dispositif de ce genre est relativement peu compliqué et peu encombrant au regard des autres appareillages existants; lesquels sont le plus souvent de grand volume, très délicats et d'un prix de revient fort élevé.
En plus des avantages déjà indiqués : simplicité, insensibilité eux écarts de pression du gaz, prix de revient beaucoup plus réduit que celui des appareils existants, cet ensemble ne nécessite l'emploi d'aucun détendeur préalable pour les pressions relativement basses ou moyennes. En outre il permet d'employer toute la quantité de gaz contenue dans les réservoirs, grâce à son système de soupapes équilibrées de grande section permettant d'écouler le gaz à la pression atmosphérique.
Il est évident que la disposition spéciale des sièges des soupapes pourrait être appliquée aux soupapes elles-mêmes qui s'appuyeraient alors sur des sièges ordinaires.
Pour le cas des hautes pressions, tel que le gaz d'éclairage à 250 Kgs., si l'on devait craindre un manque de sensibilité, un détendeur préalable pourrait être intercalé.
Le même système de soupapes équilibrées pourra être alors em- ployé comme détendeur, ces soupapes étant alors commandées par une membrane plus petite sollicitée par un ressort fonctionnant à la poussée. Si l'on désire détendre à 1 Kg. par exemple, on emploiera un ressort poussant la membrane dans le sens de la levée des soupapes avec une force de 1 Kg. par cm2 de membrane. Aussitôt cette pression atteinte dans la cloche de détente, la membrane et par conséquent les soupapes seront repoussées sur leur siège, limitant l'écoulement
<Desc/Clms Page number 11>
du gaz à la pression voulue. Ce ressort pourra être prévu réglable de façon à détendre à la pression que l'on jugera utile .
Ce détendeur aura également l'avantage, vis à vis des détendeurs ordinaires, de permettre l'écoulement de toute la quantité du gaz des bouteilles. Ceci n'est pas le cas des appareils ordinaires. En effet, lors de la détente de haute à basse pression, les sections admises pour les pointeaux sont relativement faibles et les débits deviennent insuffi- sants pour les hauts régimes dès que la pression des bouteil- les tombe en-dessous d'une tension déterminée.
Par conséquent, un plus grand rayon d'action pour un même équipement pourra en résulter.