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Mélangeur pour moteurs à combustion interne.
La présente invention est relative à un mélangeur en particulier pour moteurs à combustion interne et elle a pour but de provoquer dans ceux-ci un réglage des quantités d'un mélange d'air et d'un ou de plusieurs gaz combustibles, dans une proportion de mélange invariable. Dans ce but, on a déjà proposé d'amener à une chambre de mélange les constituants à mélanger, chacun séparément par des ouvertures distinctes, avec, pour chaque ouverture, un étranglement réglable tel que, dans toutes les positions d'étranglement, la proportion entre la section de passage de la ou des ouvertures, relatives à un constituant et la section de passage de la ou des ouvertu- res relatives à chacun des autres constituants, reste invaria- ble.
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Dans des conditions de pression données dans les diffé- rents canaux à gaz, on obtient bien de ce fait une proportion de mélange donnée. Pour une charge différente, et pour une vi- tesse de rotation différente du moteur, il est nécessaire d'avoir d'autres quantités pour le mélange d'air et de combus- tible, auquel cas les rapports de pression dans le mélangeur-, et, également en conséquence, les proportions de mélange des constituants sont modifiées.
Grâce à la présente invention, il est possible de main- tenir correctes les proportions du mélange pour des variations importantes de la vitesse de rotation et de la charge du mo- teur et, par conséquent entre autres, lors de démarrage. La présente invention consiste essentiellement en ce que, dans toutes les positions qu'il peut prendre, un régulateur de pres- sion maintient au moins sensiblement constante la pression des deux constituants sur le côté entrée des ouvertures et que, en outre, la grandeur de la section de passage des ouvertures dé- pend de la chute de pression entre les côtés entrée et sortie des ouvertures et d'une force de rappel élastique qui ferme les ouvertures dans la position de repos du mélangeur.
Pour des raisons pratiques, il ne suffit pas, dans le cas d'un mélangeur du genre indiqué, de ne maintenir que la condition que les pressions d'entrée des constituants soient sensiblement égales. Le régulateur de pression ne fonctionne pas en effet pour n'importe quelle petite différence de pres- sion, mais comporte toujours une certaine défectuosité ou va- leur d'inertie qui doit être surmontée avant que le régulateur entre en activité pour compenser la différence de pression.
Lorsque le courant de gaz passant dans le mélangeur est faible, par exemple lors du démarrage, il peut se faire que la chute de pression dans les ouvertures soit du même ordre de grandeur ou même d'un ordre de grandeur plus petit que la valeur d'iner- tie du régulateur de pression. Il peut alors arriver que, sans que le régulateur de pression soit mis en marche, la chute de
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pression dans l'ouverture de passage de l'un des constituants par exemple, soit le double de celle de l'autre ou des autres constituants de sorte que les proportions du mélange sont dé- fectueuses. Conformément à l'invention, on remédie à cette dif- ficulté grâce à la force de rappel qui provoque toujours, de façon positive, une certaine chute de pression minimum dans les ouvertures.
D'autre part, il n'est pas non plus sùffisant de ne maintenir dans les ouvertures qu'une chute de pression appro- priée si en même temps, les pressions d'entrée des constituants ne sont pas au moins sensiblement égales, conformément à l'in- vention.
On va maintenant décrire plus en détail la présente in- vention en se référant aux dessins annexés qui représentent différentes formes de réalisation de l'invention avec des oùver- tures ayant la forme de fentes circulaires. Sur ces dessins :
La figure 1 est une forme de réalisation en plan, et
La figure 2,une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la figure 1 et de la figure 3.
La figure 3 est une coupe verticale suivant la ligne 3-3 de la figure 1 et de la figure 4.
La figure 4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 de la figure 1 et de la figure 3.
La figure 5 représente une variante d'un détail en re- gardant par dessous.
La figure 6 représente un détail à plus grande échelle.
La figure 7 est une coupe verticale d'une autre forme de réalisation, et
La figure 8 en est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7.
La figure 9 est une autre variante en coupe longitudi- nale.
La figure 10 est un piston à membrane, selon l'inven- tion, en regardant de côté suivant la ligne 10-10 de la figure
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11.
La figure 11, en est une coupe verticale.
La figure 12 est une variante d'un régulateur de pres- sion selon l'invention, en coupe suivant la ligne 12-12 de la figure 13.
La figure 13 est une coupe suivant la ligne 13-13 de la figure 12.
La figure 14 est une variante de la forme de réalisation représentée sur les figures 12 et 13.
La figure 15 est une coupe suivant une ligne 15-15 de la figure 14.
La figure 16 montre les perforations utilisées dans les figures 14 et 15.
Dans la forme de réalisation représentée sur les figu- res 1 à 6, le gaz combustible, par exemple, vient d'un appareil producteur de gaz par la canalisation 1 et l'air nécessaire pour la combustion arrive par la canalisation 2. Comme on le voit sur la figure 2, la canalisation 1 débouche dans une entrée 3 en forme de secteur qui arrive à un compartiment en forme de secteur d'une chambre d'entrée 4 de section transversale circu- laire. De la même façon, la canalisation 2 est reliée, en pas- sant par un papillon 5 à une autre entrée 6 en forme de secteur qui va à un autre compartiment de la chambre 4. Les comparti- ments reliés aux entrées 3 et 6 sont séparés par un écran prévu à l'intérieur de la chambre 4.
Celui-ci consiste en un ogane de séparation fixe 7 et en un organe de séparation 9 pouvant pivoter autour de l'axe 8 de la chambre 4. L'extrémité 10 de l'écran 9, tournée vers les entrées 3 et 6, coopère de façon hermétique avec le fond 11 du récipient lequel comporte une partie fixe en forme de secteur, qui est opposée aux canalisa- tions 1 et 2. L'écran 9, est calé sur l'arbre 8 que l'on peut faire tourner par son extrémité extérieure en actionnant le levier 12. Une plaque de protection 13 est calée sur,l'extrémi- té de l'écran 9, opposée au fond 11.
L'écran fixe 7 est soli-
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daire, dans sa partie voisine des entrées 3 et 6, d'une bague 14 portant une bride, bague qui constitue une partie fixe de la paroi de la chambre 4, et qui est reliée au carter de façon telle que 1'écran 7 tombe juste en regard de la cloison 15, se trouvant entre les deux entrées. L'arête 16 de la bague 14 opposée aux entrées 3 et 6, constitue l'une des arêtes d'une fente circulaire 17. L'arête opposée 18 de la fente est consti- tuée par une portion de paroi 19 en forme de godet, laquelle sert d'organe d'étranglement pour la fente, et constitue la partie de la chambre 4 opposée à la paroi 11.
La partie 19 qui a même axe que la bague 14 est portée par un tourillon 20 qui peut glisser dans une douille 21 fixée sur le carter de sorte que l'on peut régler axialement-la pièce 19 et modifier la lar- geur de la fente. Pour empêcher que des saletés pénètrent en- tre le tourillon 20 et sa douille 21, une garniture en feutre 22 est maintenue en place à l'aide d'un support 23 en forme de douille. Sur la paroi d'extrémité de la pièce 19, est soudé un cylindre protecteur mince 24. Un ressort à boudin 25 travail- lant à la pression, servant de force de rappel, est monté dans une creusure 26 du cylindre 24 et il tend à pousser la pièce 19 dans un sens tel que la fente 17 se ferme.
La plaque d'étanchéité 13 coopère avec le côté inté- rieur de la pièce 19, en vue d'assurer l'étanchéité, de façon telle que des saletés ne puissent pénétrer dans l'espace com- pris entre la plaque 13 et la paroi d'extrémité de la pièce 19 sans que, pour cela, la transmission de la pression des deux composantes dans la chambre 4. en soit rendue plus diffi- cile à l'endroit de cet espace intermédiaire.
La soupape d'étranglement 5 est articulée sur une tringle 27 qui va, par une fente, d'un disque protecteur 28, à une membrane 29 sensible à la pression. Cette membrane est montée dans un logement de membrane 30. La tringle ?IL est com- mandée, dans le sens vertical, par un levier pivotant 31 arti-
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culé sur elle. Comme on le voit sur la figure 2, l'un des cô- tés de la membrane 29 est soumis à la pression de l'air dans la canalisation 2 et le côté opposé est soumis, par le tube de liaison 32, à la pression du gaz combustible dans la canalisa- tion 1.
Le disque protecteur 28 a pour but d'empêcher que de la poussière ou objets analogues puissent pénétrer dans le lo- gement de membrane.
Les arêtes 16 et 18 sont biseautées sur leur côté exté- rieur, de sorte qu'elles sont relativement nettes. La fente 17 est entourée par une chambre de mélange 33, dont la sortie 34 va à un moteur à combustion interne ou machine analogue et est réglée par un papillon 35. On peut régler celui-ci de l'exté- rieur au moyen du levier 36.
Le dispositif fonctionne de la façon suivante :
Du fait de la dépression dans le tuyau 34, l'air est aspiré par la canalisation 2 et le gaz combustible par la cana- lisation 1, en venant du générateur de gaz. Si, en ce cas, la pression de l'air est supérieure à celle du combustible, la membrane 29 se déplace vers la gauche sur la figure 2. et le pa- pillon 5 étrangle l'arrivée d'air d'une quantité suffisante pour que sa pression soit abaissée, jusqu'à ce que les consti- tuants pénétrant par les ouvertures 3 et 6, aient la même pression.
Celle-ci s'exerce aussi sur la paroi d'extrémité de la pièce 19 de sorte que, lorsque l'aspiration du moteur est suffisante, la différence entre la pression des constituants d'une part, et la pression dans la chambre de mélange 33 d'au- tre part, surmonte la tension du ressort 25 dans une mesure telle que la fente 17 permette un certain écoulement de gaz vers la chambre de mélange 33, avec une certaine chute de pression. Evidemment, celle-ci est dans un rapport donné avec la tension du ressort 25.
Le rapport entre la quantité de gaz combustible et la
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quantité d'air dépend du rapport entre les angles 13 1 et/9 2 sous-tendus par les longueurs de fente correspondantes. On peut modifier ces angles l'un par rapport à l'autre, simple- ment en faisant tourner le levier 12 be qui permet de régler le rapport du mélange.
Si l'on suppose d'abord que le papillon 35 est ouvert, la chute de pression dams la fente 17 correspond à la plus grande partie de la chute de pression entre le générateur de gaz et le moteur et celui-ci reçoit la quantité maximum de mélange combustible. Lorsqu'ensuite, le papillon 35 ferme pro- gressivement la canalisation 34, la chute de pression dans la fente 17 constitue une partie allant toujours en diminuant de la chute de pression totale et la pièce 19 se déplace vers la droite sous l'action du ressort 25, de sorte que la largeur de la fente se¯trouve réduite ce qui correspond à la quantité ré- duite de mélange gazeux, et de sorte que, du fait de la déten- te du ressort 25, il se produise une valeur absolue, insensi- blement plus faible, sur la chute de pression dans la fente 17 par comparaison avec le rapport dans le cas du papillon 35 ouvert en grand.
Lorsque, tenant compte du coefficient de passage [alpha] dans une ouverture, on veut calculer le rapport entre la quan- tité de gaz en poids passant effectivement et celle avec écou- lement sans frottement, on voit qu'une ouverture avec coeffi- cient de passage élevé [alpha] est sensible parce qu'une fente ou la moindre adhérence de saletés ou autres matières, peut ré- duire sensiblement la valeur de ce coefficient. Par suite, il est plus pratique de faire l'ouverture de telle sorte que le coefficient [alpha] soit faible.
Ceci peut être obtenu par exemple grâce à ce que les arêtes 16 et 18 de la fente sont biseautées, comme on le voit sur le dessin, sur les côtés tournés vers la chambre de mélange 33, de sorte qu'ils peuvent être relative- ment nets du côté de la chambre d'entrée 4. En concordance
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avec cela, les parois de la chambre 4 peuvent,de façon avanta- geuse, être cylindriques jusqu'aux arêtes de la fente, ce qui donne une bonne liaison entre les écrans 1 et 9 et les surfaces cylindriques intérieures des parties 14 et 19. Si alors on peut considérer que le coefficient d'écoulement [alpha] est constant sur tout le pourtour de la fente, le rapport du mélange est égale- ment une constante qui est multipliée par le rapport entre les angles ss 1 et ss 2.
La plaque de protection 13 et la paroi d'extrémité com- portant les ouvertures d'entrées 3 et 6 n'ont naturellement pas besoin d'être planes comme cela est représenté sur la figure 3, On peut leur donner la forme d'une surface de révolution quel- conqùe , par exemple elles peuvent être coniques en prévoyant que les arêtes des écrans 1 et 9 coopérant avec les surfaces en question, aient des formes correspondantes.
Sans s'écarter de l'esprit de l'invention, le support de la pièce 19 peut être dirigé vers l'intérieur de la chambre 4 au lieu de l'être vers l'extérieur comme cela est représenté sur le dessin.
Grâce à ce que l'écran pivotant 9 peut. tournedans la partie supérieure de la chambre 4, on évite que des saletés éventuelles ou de l'eau se rassemblant dans la partie intérieu- re de la chambre et pouvant éventuellement s'y congeler, empê- chent la rotation.
De préférence, le tourillon 20 comporte un collet 37 qui limite le mouvement de fermeture à la position de fermetu- re de l'organe d'étranglement 19 de façon que les couteaux 16 et 18 ne frappent pas l'un contre l'autre et ne se détériorent pas.
Du fait que l'on peut pousser à la main vers l'inté- rieur l'extrémité extérieure du tourillon 20 en antagonisme à la pression du gaz, on peut constater que la pièce 19 est faci-
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lement mobile et n'est pas bloquée par des accumulations de saletés ou de glace.
Dans le fonctionnement avec du gaz de gazogène, il peut être avantageux de provoquer automatiquement une modifi- cation du rapport de mélange de façon que, pour de faibles vitesses de rotation du moteur, il y ait relativement plus de gaz de gazogène dans le mélange que dans le cas de vitesses de rotation plus élevées afin de pouvoir maintenir la combus- tion dans le gazogène même pour de faibles vitesses de rota- tion. Dans ce but, comme représenté sur la figure 5, il peut être prévu une encoche 38 dans l'une ou l'autre des deux arê--- tes 16 et 18 dans la zone où passe le gaz de gazogène (angle ss 1). Eventuellement, on peut remplacer cette encoche par une ou plusieurs perforations traversant les pièces 14 et/ou 19.
Dans la forme de réalisation ci-dessus décrite, on a admis que la pièce 19 était réglée automatiquement par un res- sort 25, la chute de pression dans la fente 17 restant prati- quement invariable. Ceci est particulièrement important dans les voitures automobiles où il se produit de rapides variations de charge.
Comme on l'a dit plus haut, les pressions d'air et de gaz combustible doivent être égales immédiatement avant le mé- lange, c'est-à-dire des deux côtés des écrans 7 et 9. Dans la forme de réalisation représentée, le régulateur de pression 29-30, est monté de telle sorte que les pressions à l'embou- chure du tube 32 dans la canalisation 1 et immédiatement à l'intérieur du papillon 5 soient égales. Ceci veut dire que les chutes de pression depuis les points indiqués jusqu'à la chambre d'entrée 4 doivent être égales ce qui est obtenu en intercalant un dispositif d'étranglement dans la canalisation présentant la plus faible résistance.
Dans la forme de réali- sation représentée, la résistance dans la canalisation 1 à gaz
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de gazogène est plus faible ce que l'on compense de préférence en y plaçant une bride d'étranglement 39 avec résistance à l'é- coulement déterminée empiriquement.
Enfin, on peut indiquer que l'axe de pivotement du pa- pillon 5 peut avoir une autre direction que celle représentée sur la figure 2. Par exemple, il peut se trouver dans le plan de la figure 2, parallèle à la ligne de coupe 3-3.
Lorsque l'on désire avoir un réglage très précis, les tuyaux 32 et 40 qui amènent le gaz de gazogène et l'air compri- mé des deux côtés de la membrane 39, peuvent être branchés en des points qui sont très voisins du côté entrée de la fente 17. En ce cas, la tringle 27 doit être rendue plus hermétique par rapport au disque 28 par exemple, en remplaçant la fente du disque par un trou et en commandant la tringle de façon qu'elle se déplace longitudinalement suivant une trajectoire fixe en passant par ce trou, sans déplacement transversal. Un canal spécial, servant à amener l'air comprimé à l'un des côtés de la membrane, peut alors être branché sur la paroi inférieu- re cylindrique, de la chambre d'entrée 4. Ce canal doit avoir une plus grande section d'écoulement que le jeu dans le trou du disque 8.
En déterminant le rapport entre ces deux sections, on règle l'invariabilité du rapport de mélange. La bride d'é- tranglement 39 peut être supprimée et l'embouchure du tube 32 peut être reportée à la partie inférieure de la chambre d'en- trée 4.
Conformément aux figures 2 et 6, le tube oblique 32 peut être branché sur un alésage vertical 41 présentant en haut une ouverture 42. Celle-ci se trouve à une hauteur telle que lorsque la membrane 29 est reportée au maximum sur la gauche, elle soit recouverte par une plaque 43 de raidissement de la membrane. L'ouverture 42 peut donc être assez grande, Plus bas, l'alésage 41 est relié par un canal 45 au point bas de la boî- te à membrane. Le caoutchouc de la membrane est aminci circon-
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férentiellement en 46, et', sur les deux côtés de cet amincis- sement, c'est-à-dire,en partie,entre les plaques de raidisse- ment 43 et 44 et, en partie, dans la fixation dans la boîte, elle est plus épaisse.
Le trou 45, ne doit pas être assez grand pour que le caoutchouc puisse y être refoulé pour une forte sur- pression d'air. Le trou 45 sert à laisser. écouler l'eau de la boîte et l'ouverture 42 sert à l'entrée du gaz. Evidemment, on peut avoir une disposition correspondante, du côté de la mem= brane où arrive l'air lorsque l'on désire évacuer de l'eau pro- venant d'une condensation éventuelle due à l'humidité de l'air.
Au cas où les constituants du gaz se trouvant dans le mélange ont des propriétés invariables pour des conditions de fonctionnement différentes et peuvent être mélangés dans un rap- port déterminé une fois pour toutes, la soupape peut comporter deux ou plusieurs fentes qui sont attribuées aux différents constituants du gaz, de façon que la longueur de fente pour chaque constituant soit invariable, et soit dans un rapport dé- .terminé avec la quantité désirée de constituant dans le mélan- ge. De préférence, les différentes fentes, comportent en ce cas, une même longueur et une même section dans le sens de l'é- coulement du gaz, les unes par rapport aux autres, dans toutes les positions d'étranglement.
Si le rapport des mélanges s'é- carte sensiblement de 1 :1, peut être bon, au point de -vue construction, de faire les différentes fentes circulaires et concentriques les unes aux autres, les fentes servant pour le ou les constituants les plus importants, étant disposées autour de celles servant pour le ou les constituants les moins impor- tants. De façon à pouvoir faire facilement les arêtes des fen- tes, afin que les largeurs de fentes soient égales dans toutes les positions, les arêtes qui sont limitées par un des ctés des différentes fentes, sont disposées sur la même pièce et sont travaillées de manière à se trouver aussi exactement que possible dans le même plan.
On a représenté sur les figures 7 et 8, un dispositif
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mélangeur selon l'invention destiné au mélange d'acétylène et d'air. L'acétylène, qui a, en général, une pression supérieure à la pression atmosphérique, arrive par l'entrée 47 et est laminé par la soupape à billes 48, chargée par un ressort, avant de pénétrer dans la chambre à acétylène 49. Dans la paroi de celle- ci, se trouve une membrane 50 dont le côté opposé communique avec l'atmosphère par un trou 51. La membrane comporte une tige 52 qui est articulée sur le levier pivotant 53. Ce dernier est relié par une tringle élastique 54 à la bille 48, de sorte qu'ur déplacement de la membrane vers la gauche soulève la bille et augmente le passage libre pour l'acétylène tandis qu'un déplace- ment de la membrane vers la droite rétrécit ce passage.
De cet- te façon, la pression dans la chambre à acétylène 49 est main- tenue égale à la pression atmosphérique. Un grand nombre de trous 55 disposés en forme de couronne amènent. l'air atmopphé- rique dans le canal annulaire 56. Celui-ci est limité par un couteau annulaire extérieur 57 et un couteau annulaire inté- rieur 58. La chambre 49 comporte une ouverture ronde centrale 59 comportant un couteau annulaire 60. Entre le canal annulaire 56 et l'ouverture 59 se trouve un évidement annulaire 61 avec section en U. A l'éxtérieur du canal annulaire 56, se trouve un autre évidement annulaire 62, de section en U. Avec les piè- ces fixes 56-62 coopère un organe d'étranglement 63 en forme de cuvette, mobile axialement, comportant un tourillon 64 cou- lissant dans une douille fixe 65.
L'organe d'étranglement 63 comporte deux canaux annulaires en forme d'U, 67 et 68, concen- triques, et un évidement central rond 69. Les fonds du canal annulaire 67 et de l'évidement annulaire 69 sont fermés tandis que le fond du canal annulaire 68 comporte une ouverture 70.
Les bords des canaux annulaires sont, comme représenté sur le dessin, en forme de couteaux circulaires qui sont congruents avec les couteaux fixes correspondants 57, 58 et 60 et, dans la position fermée de la soupape, représentée sur la figure 7,
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ils viennent porter exactement contre ces derniers. L'organe d'étranglement 63 est normalement maintenu en cette position au moye d'un ressort à boudin 66 travaillant à la compression.
La chambre de mélange 71 est reliée, en passant par un papillon 72, à la canalisation d'aspiration 73 du moteur.
Le dispositif fonctionne de la façon suivante: Lorsque, par suite d'une aspiration dans la canalisation 73, il se produit dans la chambre de mélange 71 une dépression si éle- vée que l'organe d'étranglement 63 s'ouvre, en antagonisme à la tension du ressort 66, il se produit de petites fentes le long des couteaux 57, 58 et 60. L'acétylène passe par la fente en 60 dans l'évidement 61 et l'air sort du canal annulaire 56 dans des directions opposées par les fentes, en 57 et 58. Par cette dernière fente, l'air passe dans les évidements 61 et 68 et se mélange avec l'acétylène pénétrant en 60, le mélange passant par les trous 70 dans la chambre 71. De la fente 57, l'air passe dans l'évidement 62 et de là, dans la chambre 71 où il dilue au degré désiré le mélange d'air et d'acétylène arrivant par les trous 70. Le mélange effectué sort par le tu- be 73.
La quantité de gaz combustible est réglée de la façon la plus simple par le papillon 72. Comme pour de petites ouver- tures de fente, on peut considérer que la tension du ressort 26 est invariable, l'organe d'étranglement maintient une chute de tension invariable dans les fentes.
Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 9, les entrées d'air et de gaz 115 et 116 débouchent au milieu du récipient d'entrée 114, des deux côtés d'une cloison de sé- paration fixe 113. Les fentes 117, 118 ont des diamètres dif- férents qui sont choisis en tenant compte du rapport de mélan- ge désiré. Les arêtes des fentes peuvent être biseautées ou droites. En particulier dans le premier cas, le coefficient d'écoulement [alpha] peut être faible. L'arête extérieure de la fente 118 est constituée par une cuvette 119 montée sur un axe
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120 dont l'extrémité extérieure 121 recourbée est articulée sur une tringle 122 et y est reliée à coulissement.
L'extrémi- té extérieure de la tringle 122 est soumise à l'action d'une force de rappel constituée par un ressort 112 qui tend à faire tourner la tringle sur le dessin dans le sens dextrogyre ce qui ferme les fentes 117, 118. L'arête extérieure de la fente 117 est constituée par une cuvette 123 munie d'une douille 124 entourant l'axe 120 et tournant sur lui. Cette douille porte un bras 125 qui est articulé sur la tringle 122 et peut coulis- ser. La tringle 122 pivote en 126 sur une pièce 127, pouvant coulisser sur le bâti. Lorsque l'on déplace la tringle 122 de façon que le point 126 tombe juste entre les points d'arti- culation des bras 121, et 125, les fentes 117 et 118 augmentent ou diminuent toutes les deux, lors du pivotement de la tringle.
Si l'on pousse la tringle longitudinalement, le point 126 est dissymétrique par rapport aux points d'articulation des bras 121 et 125 et les fentes 117 et 118 sont modifiées dans une mesure différente mais dans un rapport déterminé l'une par rap- port à l'autre, lors du pivotement de la tringle,de sorte,. que l'on obtient un nouveau rapport de mélange pour chaque position du point de pivotement 126.
Tant que le point 126est symétrique par rapport aux points d'articulation des bras 121 et 125, les largeurs de fente sont égales l'une à l'autre et le rapport de mélange est égal à une constante caractéristique du gaz entrant qui est multipliée par le rapport entre les deux diamètres de fente.
Lorsque le point 26 est dans une position dissymétri- que, le rapport de mélange est sensiblement égal à une constan- te multipliée par le rapport entre les surfaces libres des ou- vertures de passage.
De ce qui précède, il ressort que le mode de fonction- nement du mélangeur dépend au maximum de la sensibilité du ré- gulateur de pression. Pour une sensibilité élevée, c'est-à-dire une valeur d'inertie faible, l'action utilisant la pression du
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mélangeur est réduite sur le mélange de combustible et d'air sans que les écarts par rapport au rapport de mélange désiré aient une grande importance.
Un des détails des plus importants du régulateur de pression est la membrane, et l'on va maintenant décrire une forme de réalisation de celle-ci en se référant aux figures 10 et 11. Sur la tige 74, sont oeam oalés deux plateaux ronds 75 et 76. Le plateau ou disque 75 comporte une bride déportée 77. L'espace compris entre le disque 76 et la bride 77 a la forme d'une rainure annulaire 80 et il est sensiblement plus large que l'épaisseur d'un disque de caoutchouc annulaire 78 qui y est placé. Le diamètre intérieur de celui-ci est sensi- blement plus grand que le diamètre au fond de la rainure 80.
Le logement de membrane 79, comporte une rainure annulaire ra- diale 81, dont la largeur est également un peu plus grande que l'épaisseur du disque de caoutchouc 78. Les jeux indiqués ici peuvent être très faibles et n'ont besoin d'avoir qu'un ordre de grandeur tel que le disque de caoutchouc soit également sans tension pour de petits déplacements et n'ait même aucune ten- sion préalable qui pourrait augmenter la valeur d'inertie de la membrane. Avec des membranes jouant le rôle en question ici, il n'est par contre pas si important d'éviter complètement des fuites entre les deux côtés de la membrane. La figure 11 mon- tre comment le piston membrane 75-78 peut venir pratiquement sans frottement dans la position représentée pour une surpres- sion du côté droit.
Lors d'une inversion de la surpression du côté droit, la membrane peut venir tout aussi facilement dans une position correspondante. La distance entre ces deux positions correspond à la somme des jeux dans les rainures 80 et 81.
Il faut éviter que les pièces 74 et 76 portent direc- tement sur la membrane. Pour cela, elles doivent être comman- dées par la tringle 74.
Une autre partie vitale du régulateur de pression est
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le système d'étranglement commandé par la membrane au moyen duquel la pression d'entrée d'un ou de plusieurs constituants peut être abaissée. Dans ce qui précède, on a dit que ces dis- positifs avaient la forme de papillons dans la conduite d'en- trée d'air. On va décrire ci-dessous deux de ces dispositifs qui se distinguent par un mode d'action très précis.
Dans la forme de réalisation représentée sur les figu- res 12 et 13, le piston membrane 167 est fixé sur un dispositif de support élastique 164 qui peut être, par exemple, en forme de croisillon et qui est fixé par son pourtour au logement de membrane 165. Une tringle 166, qui relie le piston-membrane au dispositif de support 164, est articulée par son extrémité pro- longée sur un bras 168 qui peut pivoter avec un faible frotte- ment au moyen des pointes 169 et 170 dans deux plateaux 171,172.
Ces plateaux sont identiques et comportent un certain nombre d'évidements radiaux entre lesquels se trouvent des parties en forme d'ailettes. Avec ces plateaux fixes coopèrent des pla- teaux mobiles 173, 174, solidaires du bras 168 comportant des ailettes 175 ayant exactement la même forme que les ailettes des plateaux fixes correspondants. Lorsque le bras 168 pivote, il est évident que l'ouverture libre entre les ailettes des plateaux fixes et mobiles est modifiée de telle sorte que l'é- tranglement du gaz qui passe est modifié de façon correspon- dante.
Ces dispositifs fonctionnent de la façon suivante: L'air qui arrive par le tuyau 176 se divise à peu près par moi- tié dans le branchement 177 et dans le branchement 178 aboutis- sant chacun d'un côté du dispositif d'étranglement 171-174. De cette façon, les plateaux 173 et 174 sont soumis par l'écoule- ment de l'air, à une charge axiale résultante qui est très voi- sine de zéro. Du fait que le sens de déplacement des plateaux 173, 174 est perpendiculaire au courant de gaz, celui-ci ne peut influer de façon sensible sur les mouvements de réglage dans l'un ou/l'autre sens. L'air pénètre alors dans la chambre
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179 qui communique en 180 avec un côté de la membrane 167.
Le côté opposé de la'membrane 167 communique, au moyen d'une canalisation de liaison, non représentée sur le dessin, avec l'autre gaz, avant son entrée dans l'ouverture de passage. De la chambre 179, l'air va à un mélangeur 181 qui peut être d'une construction analogue à ceux décrits ci-dessus. Dès que la pression du gaz diminue, par exemple du côté droit de la mem- brane 167, celle-ci se déplace vers la droite et la tringle tire le bras 168 166 un peu vers la droite. de sorte que les ouvertures libres entre les disques 171 et 173 ou 174 et 172 diminuent; le oou- rant d'air est étranglé et la pression de l'air est réduite du côté gauche de la membrane jusqu'à ce que soit atteint l'équi= libre entre les pressions des deux côtés de la membrane.
Pour qu'il soit encore moins possible que des écoulements obliques puissent venir sur les disques tournants 173, 174, en direc- tion tangentielle, les arêtes des disques tournées vers les évidements, peuvent être biseautées de façon à obtenir une minceur appréciable.
Sur les figures 14 à 16, on a représenté un autre moyen que celui des figures 12 et 13 pour étrangler le courant d'air ou d'un autre gaz à l'aide d'organes mobiles dans une direction perpendiculaire à l'écoulement. Les disques tournants sont remplacés ici par un tambour perforé 182 qui est monté de façon à pouvoir se déplacer facilement dans le bâti sur les tourillons 183 et 184.
Sur la figure 16, on a représenté en développement une partie des perforations du tambour qui sont longitudinales et parallèles à l'axe du tambour. Dans celui-ci, pénètre une partie cylindrique 185 du bâti, perforée de la même façon.
Sur le tambour 182, est articulée en 186 la tringle 187 de la membrane 188. Par ailleurs, le dispositif fonctionne de la même façon que celui des figures 12 et 13.
Dans ce qui précède, on a supposé que la membrane était accouplée mécaniquement au dispositif d'étranglement.
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Rien ne s'oppose cependant à ce que la commande du dispositif d'étranglement par la membrane se fasse électriquement. Dans ce but, la membrane peut coopérer avec des contacts électri- ques qui sont fermés chaque fois que la membrane s'est dépla- cée un peu dans l'un ou l'autre sens, ce qui met en marche un servo-moteur ou organe analogue et déplace les dispositifs d'étranglement de la quantité voulue ce qui supprime la diffé- rence de pression qui a provoqué la fermeture du contact. La valeur d'inertie du régulateur de pression est déterminée ici par la couche d'air entre les contacts. On doit remarquer par- ticulièrement ici que, même en ce cas, cette valeur d'inertie doit être d'un ordre de grandeur plus faible que la chute de pression dans la fente déterminée par la force de rappel de l'organe d'étranglement.
Dans ce qui précède, on a supposé que la membrane, lors de ses déplacements, se meut à la façon d'un piston, pa- rallèlement à son axe. A la place, une cloison rigide, par exemple une plaque, tel qu'un volet pivotant, peut être sus- pendue, dont la position d'équilibre naturel au repos coinci- de avec la position neutre, de sorte que, dans cette position, le volet est sans tension. De façon à éviter des frottements sur les bords du volet, ceux-ci doivent se trouver à une peti- te distance, par exemple 0,5 mm. de la paroi de la boîte. Les fuites qui s'y produisent sont sans importance.
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Mixer for internal combustion engines.
The present invention relates to a mixer in particular for internal combustion engines and its object is to cause therein an adjustment of the quantities of a mixture of air and one or more combustible gases, in a proportion of invariable mixture. For this purpose, it has already been proposed to bring the constituents to be mixed to a mixing chamber, each separately through distinct openings, with, for each opening, an adjustable constriction such that, in all the constriction positions, the proportion between the passage section of the opening (s) relating to one component and the passage section of the opening (s) relating to each of the other components remains invariable.
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Under given pressure conditions in the different gas channels, a given mixing ratio is therefore obtained. For a different load, and for a different rotational speed of the engine, it is necessary to have other quantities for the mixture of air and fuel, in which case the pressure ratios in the mixer-, and, also accordingly, the mixing proportions of the components are changed.
Thanks to the present invention, it is possible to maintain the correct proportions of the mixture for large variations in the speed of rotation and the load of the engine and, consequently, among others, during start-up. Essentially, the present invention consists in that in all the positions which it can assume a pressure regulator maintains at least substantially constant the pressure of the two components on the inlet side of the openings and that, moreover, the magnitude of the cross section of the openings depends on the pressure drop between the inlet and outlet sides of the openings and on an elastic restoring force which closes the openings in the rest position of the mixer.
For practical reasons, it is not sufficient, in the case of a mixer of the type indicated, to maintain only the condition that the inlet pressures of the constituents are substantially equal. The pressure regulator does not indeed work for any small difference in pressure, but still has some fault or inertia value which must be overcome before the regulator comes into operation to compensate for the difference in pressure. pressure.
When the gas flow passing through the mixer is low, for example during start-up, the pressure drop in the openings may be of the same order of magnitude or even of an order of magnitude smaller than the value d. inertia of the pressure regulator. It may then happen that, without the pressure regulator being activated, the drop in
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pressure in the passage opening of one of the constituents, for example, is double that of the other or the other constituents so that the proportions of the mixture are faulty. According to the invention, this difficulty is remedied by the return force which always positively causes a certain minimum pressure drop in the openings.
On the other hand, it is also not sufficient to maintain in the openings only an appropriate pressure drop if at the same time the inlet pressures of the constituents are not at least substantially equal, in accordance with the invention.
The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings which show various embodiments of the invention with openings in the form of circular slits. On these drawings:
Figure 1 is a plan embodiment, and
Figure 2, a vertical section along line 2-2 of Figure 1 and Figure 3.
Figure 3 is a vertical section taken on line 3-3 of Figure 1 and Figure 4.
Figure 4 is a vertical section taken on line 4-4 of Figure 1 and Figure 3.
FIG. 5 shows a variant of a detail, looking from below.
Figure 6 shows a detail on a larger scale.
Figure 7 is a vertical section of another embodiment, and
Figure 8 is a section taken along line 8-8 of Figure 7.
FIG. 9 is another variant in longitudinal section.
Figure 10 is a diaphragm piston, according to the invention, viewed from the side along line 10-10 of Figure
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11.
Figure 11 is a vertical section.
FIG. 12 is a variant of a pressure regulator according to the invention, in section along line 12-12 of FIG. 13.
Figure 13 is a section taken on line 13-13 of Figure 12.
Figure 14 is a variation of the embodiment shown in Figures 12 and 13.
Figure 15 is a section taken along line 15-15 of Figure 14.
Figure 16 shows the perforations used in Figures 14 and 15.
In the embodiment shown in Figures 1 to 6, the fuel gas, for example, comes from a gas-producing apparatus through line 1 and the air required for combustion arrives through line 2. As in As seen in FIG. 2, the pipe 1 opens into a sector-shaped inlet 3 which arrives at a sector-shaped compartment of an inlet chamber 4 of circular cross section. In the same way, the pipe 2 is connected, passing by a butterfly 5 to another inlet 6 in the form of a sector which goes to another compartment of the chamber 4. The compartments connected to the inlets 3 and 6 are separated by a screen provided inside the chamber 4.
This consists of a fixed separation ogane 7 and a separation member 9 which can pivot about the axis 8 of the chamber 4. The end 10 of the screen 9, facing the inlets 3 and 6, cooperates hermetically with the bottom 11 of the container which comprises a fixed part in the form of a sector, which is opposite to the pipes 1 and 2. The screen 9 is wedged on the shaft 8 which can be rotated by its outer end by actuating the lever 12. A protective plate 13 is wedged on the end of the screen 9, opposite the bottom 11.
The fixed screen 7 is solid
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daire, in its part adjacent to the inlets 3 and 6, with a ring 14 carrying a flange, which ring constitutes a fixed part of the wall of the chamber 4, and which is connected to the casing such that the screen 7 falls just opposite partition 15, located between the two entrances. The ridge 16 of the ring 14 opposite the inlets 3 and 6 constitutes one of the ridges of a circular slot 17. The opposite ridge 18 of the slot is formed by a portion of wall 19 in the form of a cup. , which serves as a throttling member for the slot, and constitutes the part of the chamber 4 opposite to the wall 11.
The part 19 which has the same axis as the ring 14 is carried by a journal 20 which can slide in a bush 21 fixed to the housing so that the part 19 can be axially adjusted and the width of the slot can be modified. . To prevent dirt from entering between the journal 20 and its bush 21, a felt insert 22 is held in place by means of a bush-shaped support 23. To the end wall of the workpiece 19 is welded a thin protective cylinder 24. A pressure-working coil spring 25, serving as a restoring force, is mounted in a recess 26 of the cylinder 24 and tends to lift. push the part 19 in a direction such that the slot 17 closes.
The sealing plate 13 cooperates with the interior side of the part 19, with a view to ensuring the sealing, so that dirt cannot penetrate into the space comprised between the plate 13 and the wall. end of the part 19 without, for this, the transmission of the pressure of the two components in the chamber 4 being made more difficult at the location of this intermediate space.
The throttle valve 5 is articulated on a rod 27 which goes, through a slot, from a protective disc 28, to a pressure sensitive membrane 29. This diaphragm is mounted in a diaphragm housing 30. The rod? IL is controlled, in the vertical direction, by a pivoting lever 31 articulated.
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butt on it. As can be seen in FIG. 2, one of the sides of the membrane 29 is subjected to the air pressure in the pipe 2 and the opposite side is subjected, by the connecting tube 32, to the pressure. fuel gas in line 1.
The purpose of the protective disc 28 is to prevent dust or the like from entering the membrane housing.
The ridges 16 and 18 are bevelled on their outer side so that they are relatively sharp. The slit 17 is surrounded by a mixing chamber 33, the outlet 34 of which goes to an internal combustion engine or similar machine and is regulated by a throttle 35. This can be adjusted from the outside by means of the lever. 36.
The device works as follows:
Due to the vacuum in the pipe 34, the air is sucked in through the pipe 2 and the combustible gas through the pipe 1, coming from the gas generator. If, in this case, the air pressure is higher than that of the fuel, the diaphragm 29 moves to the left in Fig. 2. and the throttle 5 throttles the air supply of a sufficient quantity. so that its pressure is lowered, until the components entering through openings 3 and 6 have the same pressure.
This is also exerted on the end wall of the part 19 so that, when the suction of the motor is sufficient, the difference between the pressure of the constituents on the one hand, and the pressure in the mixing chamber 33 on the other hand, overcomes the tension of the spring 25 to such an extent that the slot 17 allows some gas flow to the mixing chamber 33, with a certain pressure drop. Obviously, this is in a given relation to the tension of the spring 25.
The ratio between the quantity of combustible gas and the
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amount of air depends on the ratio between angles 13 1 and / 9 2 subtended by the corresponding slot lengths. These angles can be changed with respect to each other simply by turning the lever 12b which allows the mixing ratio to be adjusted.
Assuming first that the throttle 35 is open, the pressure drop across slot 17 corresponds to most of the pressure drop between the gas generator and the engine and the engine receives the maximum amount. of combustible mixture. When thereafter, the butterfly 35 gradually closes the pipe 34, the pressure drop in the slot 17 constitutes a still decreasing part of the total pressure drop and the part 19 moves to the right under the action of the valve. spring 25, so that the width of the slit is reduced corresponding to the reduced quantity of gas mixture, and so that, due to the relaxation of the spring 25, an absolute value occurs. , insensibly lower, on the pressure drop across slot 17 compared to the ratio in the case of throttle 35 fully open.
When, taking into account the passage coefficient [alpha] in an opening, we want to calculate the ratio between the quantity of gas by weight actually passing and that with flow without friction, we see that an opening with coefficient high passage [alpha] is sensitive because a crack or the slightest adhesion of dirt or other matter, can significantly reduce the value of this coefficient. Therefore, it is more convenient to make the opening so that the [alpha] coefficient is low.
This can be achieved, for example, by the fact that the edges 16 and 18 of the slot are bevelled, as can be seen in the drawing, on the sides facing the mixing chamber 33, so that they can be relatively net from the side of the entrance chamber 4. In agreement
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with this, the walls of the chamber 4 can advantageously be cylindrical up to the edges of the slot, which gives a good connection between the screens 1 and 9 and the inner cylindrical surfaces of the parts 14 and 19. If then we can consider that the flow coefficient [alpha] is constant over the entire circumference of the slot, the mixing ratio is also a constant which is multiplied by the ratio between the angles ss 1 and ss 2.
The protection plate 13 and the end wall comprising the inlet openings 3 and 6 naturally do not need to be flat as shown in FIG. 3. They can be given the shape of a surface of revolution whatever, for example they can be conical by providing that the edges of the screens 1 and 9 cooperating with the surfaces in question, have corresponding shapes.
Without departing from the spirit of the invention, the support of the part 19 can be directed towards the inside of the chamber 4 instead of towards the outside as shown in the drawing.
Thanks to what the swivel screen 9 can. rotates in the upper part of the chamber 4, it is avoided that any dirt or water collecting in the interior part of the chamber and possibly freezing there, prevent the rotation.
Preferably, the journal 20 has a collar 37 which limits the closing movement to the closed position of the throttle member 19 so that the knives 16 and 18 do not strike against each other and do not deteriorate.
From the fact that the outer end of the journal 20 can be pushed inwardly by hand in antagonism to the gas pressure, it can be seen that the part 19 is easy to use.
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It is mobile and is not blocked by accumulations of dirt or ice.
In operation with generator gas, it may be advantageous to automatically cause a change in the mixing ratio so that at low engine speeds there is relatively more gas generator gas in the mixture than. in the case of higher rotational speeds in order to be able to maintain combustion in the gasifier even at low rotational speeds. For this purpose, as shown in Figure 5, there may be provided a notch 38 in one or the other of the two edges 16 and 18 in the area where the gasifier gas passes (angle ss 1) . Optionally, this notch can be replaced by one or more perforations passing through the parts 14 and / or 19.
In the embodiment described above, it has been assumed that the part 19 is regulated automatically by a spring 25, the pressure drop in the slot 17 remaining practically unchanged. This is particularly important in motor cars where rapid variations in load occur.
As stated above, the air and fuel gas pressures should be equal immediately prior to mixing, i.e. on both sides of screens 7 and 9. In the embodiment shown. , pressure regulator 29-30, is mounted such that the pressures at the mouth of tube 32 in line 1 and immediately inside butterfly 5 are equal. This means that the pressure drops from the points indicated to the inlet chamber 4 must be equal, which is obtained by inserting a throttle device in the pipe presenting the lowest resistance.
In the embodiment shown, the resistance in gas line 1
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gasifier is lower, which is preferably compensated for by placing therein a throttle flange 39 with empirically determined resistance to flow.
Finally, it can be indicated that the pivot axis of the throttle 5 may have a direction other than that shown in figure 2. For example, it may lie in the plane of figure 2, parallel to the line of cut. 3-3.
When it is desired to have a very precise adjustment, the pipes 32 and 40 which bring the gasifier gas and the compressed air to both sides of the membrane 39, can be connected at points which are very close to the inlet side. of the slot 17. In this case, the rod 27 must be made more hermetic with respect to the disc 28, for example, by replacing the slot in the disc with a hole and by controlling the rod so that it moves longitudinally along a trajectory fixed passing through this hole, without transverse displacement. A special channel, serving to bring the compressed air to one of the sides of the membrane, can then be connected to the cylindrical bottom wall of the inlet chamber 4. This channel must have a larger cross section d. 'flow that the clearance in the hole of the disc 8.
By determining the ratio between these two sections, the invariability of the mixing ratio is regulated. The throttle flange 39 can be omitted and the mouth of the tube 32 can be transferred to the lower part of the inlet chamber 4.
In accordance with Figures 2 and 6, the oblique tube 32 can be connected to a vertical bore 41 having an opening 42 at the top. This is at a height such that when the membrane 29 is transferred to the maximum to the left, it is covered by a plate 43 for stiffening the membrane. The opening 42 can therefore be quite large. Lower down, the bore 41 is connected by a channel 45 to the low point of the membrane box. The rubber of the diaphragm is thinned circum-
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ferentially at 46, and ', on both sides of this tapering, that is to say, in part, between the stiffening plates 43 and 44 and, in part, in the attachment in the box, it is thicker.
The hole 45, must not be large enough for the rubber to be forced into it for a strong air pressure. Hole 45 is used to leave. drain the water from the box and the opening 42 serves for the gas inlet. Obviously, we can have a corresponding arrangement, on the side of the membrane where the air arrives when it is desired to evacuate water from possible condensation due to the humidity of the air.
In the event that the constituents of the gas in the mixture have invariable properties for different operating conditions and can be mixed in a ratio determined once and for all, the valve may have two or more slots which are allocated to the different components of the gas, so that the slit length for each component is invariable, and is in a definite relationship with the desired amount of component in the mixture. Preferably, the different slots comprise, in this case, the same length and the same section in the direction of the gas flow, with respect to each other, in all the throttling positions.
If the ratio of the mixtures is roughly 1: 1, it may be good, from the point of view of construction, to make the various slits circular and concentric with each other, the slits serving for the most important component (s). important, being arranged around those serving for the less important component (s). In order to be able to easily make the edges of the windows, so that the widths of the slots are equal in all positions, the edges which are limited by one of the sides of the different slots, are arranged on the same part and are worked in such a way. to be as exactly as possible in the same plane.
There is shown in Figures 7 and 8, a device
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mixer according to the invention intended for mixing acetylene and air. The acetylene, which generally has a pressure greater than atmospheric pressure, arrives through the inlet 47 and is rolled by the ball valve 48, loaded by a spring, before entering the acetylene chamber 49. In the wall thereof, there is a membrane 50 whose opposite side communicates with the atmosphere through a hole 51. The membrane comprises a rod 52 which is articulated on the pivoting lever 53. The latter is connected by an elastic rod 54 to the ball 48, so that moving the membrane to the left lifts the ball and increases the free passage for acetylene while moving the membrane to the right narrows this passage.
In this way, the pressure in the acetylene chamber 49 is kept equal to atmospheric pressure. A large number of holes 55 arranged in the shape of a crown lead. atmospheric air in the annular channel 56. This is limited by an outer annular knife 57 and an interior annular knife 58. The chamber 49 has a central round opening 59 comprising an annular knife 60. Between the channel annular 56 and the opening 59 is an annular recess 61 with U-section. Outside the annular channel 56, there is another annular recess 62, of U-section. With the fixed parts 56-62 cooperates a throttling member 63 in the form of a cup, movable axially, comprising a journal 64 sliding in a fixed bush 65.
The throttle member 63 has two U-shaped annular channels, 67 and 68, concentric, and a round central recess 69. The bottoms of the annular channel 67 and of the annular recess 69 are closed while the the bottom of the annular channel 68 has an opening 70.
The edges of the annular channels are, as shown in the drawing, in the form of circular knives which are congruent with the corresponding fixed knives 57, 58 and 60 and, in the closed position of the valve, shown in Fig. 7,
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they come to bear exactly against the latter. The throttle member 63 is normally held in this position by means of a coil spring 66 working in compression.
The mixing chamber 71 is connected, passing through a butterfly 72, to the suction line 73 of the engine.
The device operates as follows: When, as a result of suction in the pipe 73, there is produced in the mixing chamber 71 such a high vacuum that the throttling member 63 opens, in antagonism. under tension of the spring 66, small slits occur along the knives 57, 58 and 60. The acetylene passes through the slit at 60 in the recess 61 and the air exits the annular channel 56 in opposite directions. through the slots, at 57 and 58. Through this last slot, the air passes into the recesses 61 and 68 and mixes with the acetylene entering at 60, the mixture passing through the holes 70 into the chamber 71. From the slot 57, the air passes into the recess 62 and from there into the chamber 71 where it dilutes to the desired degree the mixture of air and acetylene arriving through the holes 70. The mixture carried out exits through the tube 73. .
The quantity of combustible gas is regulated in the simplest way by the butterfly 72. As with small slit openings, it can be considered that the tension of the spring 26 is invariable, the throttle member maintains a drop of. invariable tension in the slots.
In the embodiment shown in FIG. 9, the air and gas inlets 115 and 116 open out in the middle of the inlet receptacle 114, on both sides of a fixed partition 113. The slots 117, 118 have different diameters which are chosen having regard to the desired mixing ratio. The edges of the slots can be bevelled or straight. In particular in the first case, the flow coefficient [alpha] can be low. The outer edge of the slot 118 is formed by a cup 119 mounted on an axis
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120, the curved outer end 121 of which is articulated on a rod 122 and is slidably connected thereto.
The outer end of the rod 122 is subjected to the action of a restoring force constituted by a spring 112 which tends to rotate the rod in the drawing in the dextrorotatory direction which closes the slots 117, 118. The outer edge of the slot 117 is formed by a cup 123 provided with a sleeve 124 surrounding the axis 120 and rotating on it. This sleeve carries an arm 125 which is articulated on the rod 122 and can slide. The rod 122 pivots at 126 on a part 127, which can slide on the frame. As rod 122 is moved so that point 126 falls just between the pivot points of arms 121, and 125, slots 117 and 118 both increase or decrease as the rod is pivoted.
If the rod is pushed longitudinally, the point 126 is asymmetrical with respect to the points of articulation of the arms 121 and 125 and the slots 117 and 118 are modified to a different extent but in a determined ratio with respect to each other. to the other, when the rod is pivoted, so. that a new mixing ratio is obtained for each position of the pivot point 126.
As long as point 126 is symmetrical with respect to the pivot points of arms 121 and 125, the slot widths are equal to each other and the mixing ratio is equal to a constant characteristic of the incoming gas which is multiplied by the ratio between the two slot diameters.
When point 26 is in an asymmetric position, the mixing ratio is substantially equal to a constant multiplied by the ratio between the free areas of the passage openings.
From the foregoing, it emerges that the mode of operation of the mixer depends as much as possible on the sensitivity of the pressure regulator. For a high sensitivity, i.e. a low inertia value, the action using the pressure of the
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mixer is reduced on the mixture of fuel and air without deviations from the desired mixing ratio being of great importance.
One of the most important details of the pressure regulator is the diaphragm, and an embodiment thereof will now be described with reference to Figures 10 and 11. On the rod 74, two round plates 75 are oeamed. and 76. The plate or disc 75 has an offset flange 77. The space between the disc 76 and the flange 77 is in the form of an annular groove 80 and is substantially larger than the thickness of a disc. annular rubber 78 placed therein. The inner diameter thereof is significantly larger than the diameter at the bottom of the groove 80.
The diaphragm housing 79, has a radial annular groove 81, the width of which is also somewhat greater than the thickness of the rubber disc 78. The clearances shown here can be very small and need not be. that an order of magnitude such that the rubber disc is also tension-free for small displacements and even has no prior tension which could increase the inertia value of the membrane. With membranes playing the role in question here, however, it is not so important to completely avoid leaks between the two sides of the membrane. Figure 11 shows how the diaphragm piston 75-78 can come virtually frictionless to the position shown for right side overpressure.
When reversing the overpressure on the right side, the diaphragm can just as easily come into a corresponding position. The distance between these two positions corresponds to the sum of the clearances in the grooves 80 and 81.
It is necessary to prevent the parts 74 and 76 from bearing directly on the membrane. For this, they must be controlled by rod 74.
Another vital part of the pressure regulator is
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the diaphragm-controlled throttle system by means of which the inlet pressure of one or more components can be lowered. In the above, it has been said that these devices have the shape of butterflies in the air inlet duct. Two of these devices which are distinguished by a very precise mode of action will be described below.
In the embodiment shown in Figures 12 and 13, the diaphragm piston 167 is fixed to an elastic support device 164 which may be, for example, in the form of a spider and which is fixed by its periphery to the diaphragm housing. 165. A rod 166, which connects the piston-diaphragm to the support device 164, is articulated by its extended end on an arm 168 which can pivot with low friction by means of the points 169 and 170 in two plates 171,172 .
These plates are identical and have a number of radial recesses between which there are parts in the form of fins. With these fixed plates cooperate mobile plates 173, 174, integral with the arm 168 comprising fins 175 having exactly the same shape as the fins of the corresponding fixed plates. As the arm 168 rotates, it is evident that the free opening between the fins of the fixed and movable platens is altered such that the throttle of the passing gas is altered accordingly.
These devices work in the following way: The air which arrives by the pipe 176 is divided approximately by half in the branch 177 and in the branch 178 each terminating on one side of the throttle device 171- 174. In this way, the plates 173 and 174 are subjected by the air flow to a resulting axial load which is very close to zero. Because the direction of movement of the plates 173, 174 is perpendicular to the gas flow, the latter cannot appreciably influence the adjustment movements in one or the other direction. The air then enters the room
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179 which communicates at 180 with one side of the membrane 167.
The opposite side of the membrane 167 communicates, by means of a connecting pipe, not shown in the drawing, with the other gas, before it enters the passage opening. From chamber 179, air goes to a mixer 181 which may be of similar construction to those described above. As soon as the gas pressure decreases, for example on the right side of the membrane 167, the latter moves to the right and the rod pulls the arm 168 166 a little to the right. so that the free openings between the discs 171 and 173 or 174 and 172 decrease; the air flow is throttled and the air pressure is reduced on the left side of the diaphragm until the equi = free between the pressures on both sides of the diaphragm is reached.
To make it even less possible that oblique flows may come on the rotating discs 173, 174 in a tangential direction, the edges of the discs facing the recesses can be bevelled so as to obtain an appreciable thinness.
In FIGS. 14 to 16, there is shown a means other than that of FIGS. 12 and 13 for throttling the stream of air or of another gas by means of movable members in a direction perpendicular to the flow. The rotating discs are replaced here by a perforated drum 182 which is mounted so as to be able to move easily in the frame on the journals 183 and 184.
In FIG. 16, a portion of the perforations of the drum which are longitudinal and parallel to the axis of the drum has been shown in development. Into it, a cylindrical part 185 of the frame penetrates, perforated in the same way.
On the drum 182, is articulated at 186 the rod 187 of the membrane 188. Moreover, the device operates in the same way as that of Figures 12 and 13.
In the above, it has been assumed that the membrane was mechanically coupled to the throttle device.
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However, there is nothing to prevent the control of the throttling device by the membrane from taking place electrically. For this purpose, the diaphragm can cooperate with electrical contacts which are closed whenever the diaphragm has moved a little in either direction, which starts a servomotor or analogous member and displaces the throttling devices by the desired quantity which eliminates the pressure difference which caused the contact to close. The inertia value of the pressure regulator is determined here by the air layer between the contacts. It should be particularly noted here that, even in this case, this value of inertia must be an order of magnitude smaller than the pressure drop in the slot determined by the return force of the throttle member. .
In the foregoing, it has been assumed that the membrane, during its movements, moves like a piston, parallel to its axis. Instead, a rigid partition, for example a plate, such as a pivoting shutter, can be suspended, the position of natural equilibrium at rest coinciding with the neutral position, so that in this position , the shutter is tension-free. In order to avoid friction on the edges of the shutter, they must be at a small distance, for example 0.5 mm. from the wall of the box. The leaks that occur there are irrelevant.