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PERFECTIONNEMENTS AUX COMBUSTIBLES GAZEUX.
La présente invention est relative eux combustibles à usages divers et, en particulier, mais non exclusivement, aux combustibles destinés à l'ali- mentation des moters.
L'invetion a pour objet l'utilisation, dans cet ordre d'idées, de corps à haut pouvoir calorifique mais qu'on n'utilisait pas pratiquhent jusqu'à présent pour diversesraisons, et, en particulier, du f ait que leur tension de vapeur est trop élevée ou trop faible.
A cet effet, conformément à l'invention. on mélange les corps en question à des produite plue ou moins volatils solubles dans les précédents et qui amènent laa t@@sion de vapeur de l'ensemble à une valotr comprise dans les limitez admissi- bles.
En particulier, en ce qui conarne 1''alimentation des moteurs, l'invention vise à permettre l'utilisation pratique de l'ammoniac qui, pris isolément, ne forme peu avec l'air un mélange détonant.
Conformément à l'invention, l'utilisation de ces gaz est rendue possible par l'addition d'un corps auxiliaire, d'une densité supérieure à 0,1, susceptible de former avec l'air un mélange détonant en produi@ant l'élévation de température
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nécessaire pour amener le mélange d'air et du premier gaz au seuil de l'explo- sion, cette addition de gaz auxiliaire étant de préférence effectuée de manière que lepouvoir calorifique volumétrique du mélange desgaz reste con stant en toutes circonstances. suivant une autre caractéristique de l'invention.
susceptible d'ail- leurs d'@tre utiliaée isolément, les deux gaz sont d' sbord mélangés en propor- tions constantes, l'addition de l'air nécessaire à l'explosion du tout n'étant effectuée qu'après que ces gaz ont été mélangée.
Parmi les corps auxiliaires, c'est-à-dire qui peuvent être utilisés pour amorcer l'explosion d'un mélange d'air et d'ammoniac (ou d'un gaz analogue ne détonant pas delui-meme en présence del'air) on peut citer soit des gaz pris isolément tels qu'un carbure d'hydrogène, du monoxyde de carbone, de l'étheroxyde de méthyle, ou d'éthyle, une méthylamine ou éthylemine, etc., soit un mélange de ces gaz, soit enfin un mélange des gaz en question et d'autres gaz inertes tels qu'on en obtient dans la fabrication du gaz de ville, du gaz dehauts fourneaux, du gaz de fours à coke, du gaz à l'eau, etc.
En particulier, on a constaté qu'il était avantageux d'utiliser comme gaz auxiliaire un gaz quelconque qui a été soumis à un traitement capable d'aug- menter son pouvoir calorifique. Parmi ces traitements, il y a lieu d'indiquer tout spéialement le procédé d'éthanisation des gaz ou mélangea de gaz décrit dans la demande de brevet français déposée le 6 Septembre 1940 pour "Procédé d'enrichissement des gaz en vue de leur emploi dans les moteurs", au nom de Monsieur Georges-Henoré DUPONT, .au suivant le procédé de méthanisation eécrit dans la demande de brevet français, au mêne nom, déposée le 23 Août 1941 pour "Procédé permettant d'éliminer l'oxyde de carbone des gaz destinés tant à l'ali- mentation des moteurs qu'aux usages domestiques ou industriels",
Pour faciliter l'exposé del'invention,
on désignera désormais par le mot générique "gaz" soit un gaz pur, soit un mélange de gaz et il est bien entendu que le mot gaz s'applique à la fois aux gaz permanents et aux vapeurs des corps qui, à la température ordinaire, ne sont pas à l'état gâteux.
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Il y a lieu de remarquer que la présente invention estparticuliè- rement intéressante du fait qu'elle permet l'utilisation, comme carburants, de gaz qui, jusqu'à présent, n'avaient piètre utilisés pour l'alimentation des moteurs et qu'en particulier le gaz ammoniac peut-être produit en quantités plus que suffisantes pour l'alimentation des véhicules automobiles sans entraîner la consommation de matières telles que le charbon, qui sont nécessaires pour d'autresusages et qui entrent dans la fabrication desautres gaz qu'on avait envisagé d'employer jusqu'à ce jour. L'ammoniac peut être enfermé à l'état liquide dans des bouteilles à gaz comprimé dans des conditions extrêmement avan- tageuses en ce qui concerne le poids total à transporter comprenant l'ammoniac et son contenu.
Parmi les corps auxiliaires qui sont partioulièrementavanageux à ,employer, on citera les dérivée gazeux ou très volatils de l'alcool méthylique solubles dans l'ammoniac liquéfié et présentant, par suite, l'avantage de pouvoir être enfermés, avec celui-ci, à l'état de mélanges de compositions dé- terminées, danales mêmes bouteilles,
Le point dedépart, l'alcool méthylique, a l'avantage d'être déjà fa- briqué, ou do pouvoir l'@tre aisément, à bas prix et en quantités illimitées, dansles mêmes usines que l'ammoniac lui-m@@.
Parmi les dérivés de l'alcool méthylique répondant aux conditions ci- dessus sont signalés à titre d'exemple et comme étant particulièrement avantageux:: le) l'oxyde de méthyle que l'on peut obtenir aisément avecdes rende- mente excellents, par déshydratation catalytique de l'alcool méthylique sivant des procédés bien connus.
2 ) les mono et di-méthylamines (pures ou en mélanges) que l'on sait préparer de diverses manières à partir del'aloool méthylique et de l'ammoniac mais que l'on pourra aussi, lorsque cela paraîtra avantageux, obtenir d'une autre façon, par exemple par l'action des halogènes sur l'acétamide ou par extraction de produits de fermentation.
Ces produits sont, à l'état liquide, solubles dans l'ammoniac liquide.
@@rs caractéristiques,, comparées à celles de l'ammoniac, sont les suivantes :
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<tb> oxyde <SEP> de <SEP> monométhy <SEP> diméthyammoniac <SEP> méthyle <SEP> lamine <SEP> lamine
<tb>
EMI4.2
--W¯--------
EMI4.3
<tb> Points <SEP> d'ébullition <SEP> - <SEP> 38 5 <SEP> - <SEP> 23 7 <SEP> - <SEP> 6
<tb>
<tb> Pouvoir <SEP> calorifique <SEP> inf.
<tb>
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(en ca3i, par Kilog.)... 4.490 c. 6.810 0. 8.280 Cb 9.460 c.
Température d'explosion du mélange tonnant 1.728 c, 1.9690 1,9700 2.016 Coef.d'aucroiosemmt de
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<tb> pression <SEP> par <SEP> explosion
<tb>
<tb> dumélange <SEP> tonnant <SEP> 7,68 <SEP> 8,71 <SEP> 8,35 <SEP> 8,70
<tb>
Les trois produits envisages ici à titre d'exemple en raison de leur température d'explosion et de leur puissance (caractérisée par l'accroissement de pression du à l'explosion) fortement supérieures à celles de l'ammoniac.
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rendront celziWci combustible et détonant lorsqu'ils lui seront mélangés en propor- tions convenables (voisines de 20%). En outre, et pour les mèmee raisons, la puissance du moteur s'en trouvera améliorée. d'autant plus que ces corps ont des propriétés nettement indétonantes.
Dans le cas del'oxyde de méthyle, sa volatilité étant voisine de celle
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de P8llllOniac, Il sera possible d'obtenir, si on le désire, le mélange gazeux convenable par simple détente du gaz qui surmonte le mélange liqàide dans les bouteilles. Dans le cas de mono et diméthylemines, il sera préférable delétendre le liquide lui-même dans un évaporateur afin d'obtenir un mélange gazeux de composition constante,
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Il doit être, d autre part, entendu que 10invention s'applique d'une manière générale, c'est-à-dire aussi bien dans le cas de z misciblessous forme liquide, par exemple celui de la dissolution d'un gaz liquéfié dans de l'ammoniaque liquéfié,
que dans le cas où les gaz ou au moins l'un d'eux ne raient pas liquéfiée mais simplement emmagasinés dansun récipient commun, par exemple dans le cas delà dissolution de l'un des gaz dans l'autre gaz liquéfié, etc..
On pourra également utiliser avec avantage, comme addition à l'ammoniac, de l'éthéroxyde d'éthyle, une éthylamine, ou un mélange de ces corps.
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L'invotion visedonc particulièrement, à titre de prod# industriel nouveau , un combustible constitué par un mélange d'anmoniac et d'un dérivé
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gazeux ou très volatil de l'alcool méthylique ou de l'alcool éthylique soluble dans l'ammoniac, tel qu'en particulier de l'oxyde de méthyle, ou de l'oxyde d'éthyle, de la mono ou di-méthylamine ou une éthylamine, ou un mélange de ces corps, le combustible constitué par l'ammoniac mélangé à l'un ou plusieurs de ces corps d'addition étant alors susceptible d'exploser en présence de l'air.
Comme on l'a dit plue haut , l'invention porte d'une manière générale sur tout mélange d'un gaz non utilisable seuls parce qu'il a une tension de vapeur trop élevée ou trop faible, avec un produit volatil soluble dans ce gaz et donnant l'ensemble une tension de vapeur comprise dans les limites admissibles en pratique.
A titre d'exemple, on citera l'éthane en mélange avec une quantité convenable d'éther de pétrole, d'alcool méthylique, d'oxydes de méthyle ou d'éthyle, d'acétone, d'acétal méthylique, de formiate ou d'acétate de méthyle ou d'éthyle, etc..,, ou d'un mélange de ces corps.
L'oxyde de méthyle peut servir de plus de tierssolvant pour dissoudre l'éthane dans l'ammoniaque, ce qui permet de réunir les trois gaz à l'état liquéfié dans la même bouteille et ce qui permet de n'utiliser qu'un seul détendeur.'
On peut également considérer l'utilisation de l'oxyde de méthyle pour remplacer le propage avec ou sans mélange d'éthane. Mais, pour le remplacement du butane, il peut-être bon, si la température ambiante est élevée, et confor- mément à la caractéristique ci-dessus mentionnée, de le mélanger avec des produits moins volatile, et en particulier : l'oxyde d'éthyles l'alcool méthylique, l'acé- tone la benzine, l'éther de pétrole, etc., ou un mélange quelconque de ces corps.
A titre d'indication, on va donner ci-dessous les pouvoirs calorifiques et les températures de flamme de ces diverw produits :
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<tb> Pr. <SEP> Calor. <SEP> TEmp. <SEP> de <SEP> fl@mme
<tb> (par <SEP> kilo) <SEP> inf.
<tb> @
<tb>
<tb> Butane <SEP> .......................... <SEP> 10.980 <SEP> c.k. <SEP> 1.958
<tb>
<tb> Ammoniac <SEP> ........................ <SEP> 4.490 <SEP> c.k. <SEP> 1.728
<tb>
<tb> Ethane <SEP> .......................... <SEP> 11.400 <SEP> c.k. <SEP> 1.940
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> @ <SEP> 6.810 <SEP> c.K. <SEP> 1.969'
<tb>
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<tb> Méthane <SEP> .......................... <SEP> 8. <SEP> 500 <SEP> c/m3 <SEP> 1.892
<tb>
<tb> Hydrogène <SEP> .......................
<SEP> 2.600 <SEP> c/m3 <SEP> 2.009
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> carbone <SEP> ................. <SEP> 30044 <SEP> c/m3 <SEP> 2.104
<tb>
<tb> Acétylène <SEP> 3.500 <SEP> c/m3 <SEP> 2.331.
<tb>
<tb>
(11010 <SEP> c.K.
<tb>
Lorsqu'un mélange de corps tel que décrit ci-dessus est formé dans un @@@ipient. en vue d'éviter la concentration du produit le moins volatil, il est avantageux, conformément à l'invention, de prélever dans le récipient le mélange à l'état liquide et de le conduire, tel quel, soit à l'appareil de chauffage soit à un dispositif de volatilisation.
En vue d'obtenir un mélange du gaz principal et du gaz auxiliaire possédant un pouvoir calorifique volumétrique constant, quelles que soient les conditions de fonctionnement, il y a lieu de mélanger ce* deux gaz en proportionsconstantes sans que les variations de débit du mélange aient d'in- fluence sur les dites proportions.
Pratiquement, cette condition sera réalisée de préférence dela ma- nière suivante :
Si on part de deux sources de gaz constituées en pratique par deux bouteilles due lesquelles les deux gaz respedtifs sont emmagasinés soupers- sion. Bien entendu, l'un de ces deux gaz ou même les deux peuvat être enfermés à l'état: liquide dans la bouteille. nI!! se vaporisent alors à une pression cor- respondant à la tension de vapeur saturée du liquide à la température existante et constituent par conséquent les sources de gaz sous pression mentionnées ci- dessus.
Les gaz sous pression sont détendus séparément de manière à être ame- née tous deux à la même pression. Il est alors facile d'obtenr le mélange des deux gaz en proportions constantes, en admettant dansune chambre de mélange des volumes de gaz détendus correspondant aux proportions voulues. En parti- culier, il suffit de chosir convenablement les sections des canalisations re- liant les appareils détendeurs à la chambre de mélange pour obtenir le résultat voulu.
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Une fois le, mélange des gaz obtenu dans les proportions souhaitées, on envoie ce mélange dans un carbu rateur à gaz qui incorpore la quantité d'air nécessaire pour provoquer l'explosion du tout.!'
Comme on l'a indiqué plue haut, lorsque les deux gaz peuvent "etre obtenue à l'état liquide dans des conditions de température et de pression acceptables et lorsque les liquides en question sont misoibles, on peut, confor- mément à l'invention, emmagasiner les deux gaz liquéfiée dans un récipient commun en dosant les quantités respectives de gaz liquéfiée suivant les proportions voulues.
Mais pour que les vapeurs qui se produisent dans le ré.cipient par l'évaporation du mélange de liquides contiennent des proportions constantes des deux gaz, on les fait sortir de la bouteille par un tube plongeait dans le liquide de façon à faire sortir du liquide dont la vaporisation s'opère après la sortie de la bouteille, et dans la proportion du mélange liquide. Il suffit alors d'employer un seul détendeur.
L'inventée vise également un appareil pour l'alimentation des moteurs à explosion au moyen d'un carburant gazeux conformément au procédé spécifié ci- dessus.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple fera bien comprendre de quelle manière la présente invention peut être réalisée
La figure 1 du desdn est une vue schématique, partie en cope et partie en élévation, d'un appareil confo me à l'invention.
La fig. 2 est un schéma d'installation d'un véhicule automobile.
La fig. 3 est un schéma d'une variante.
Sur ces dessins, on a représenté en,l une bouteille contenant de l'ammoniaque liquide et, en 2, une bouteille contenant un gaz auxiliaire conve- nable, qu'on supposerai par exemple, être du gaz d'éclairage éthmisé. Ces deux bouteilles sont reliées par des conduits3 et 4 des détendeure 5 et6. Le gaz ammoniaco qui s'échappe de la bouteille 1 est à un' pression constante (corres- pondant à la tension de vapeur de l'ammoniac liquéfié) tant qu'il reste de l'àm- moniaque liquide dans cette bouteille. Le détendeur 5 a donc pour rôle d'abaisser
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la pression de ce gaz de cette faleur fixe jusqu'à une valeur donnée.
Par contre, dans la bouteille 2, la pression du gaz décroît à mesure que la bouteille se vie.
Le détendeur 6 fait donc baisser la- pression du gaz s'échappant de la bouteille 2 d'une valeur décroissante, par exemple de 30 à 1 kilo, ou de 200 à 1 kilo jusqu'à. une valeur déterminée qui est la même pour la basse pression fournie par le déten- deur 5.
Les gaz détendus provenant des appareils 5 et 6 sont amenés à une chambre de mélange 7 par des canalisations 8 et 9 dont les sections correspondent au rap- port des volumes des gaz à mélanger dans la chambre 7. On conçoit que, comme les gaz fournis respectivement par les détendeurs 5 et 6 sont à la même pression, les quantités de gaz qui se mélangent dans 1 a chambre 7 sont proportionnell es aux sections des canalisations 8 et 9.
Decette manière on obtient dans la chambre 7 un mélage de gaz dont le pouvoir calorifique volumétrique est constant quel que soit le débit.
Ce mélangeest alors amené au carburateur à gaz 10 par la tuyauterie 11.
On voit en 12 l'arrivée d'air à ce carburateur et en 13, la commande du papillon desgaz.
Le fonctionnement de ce dispositif résulte suffisamment clairement de la description précédente pour rendre inutiles des explications complémentaires.
De préférence, les détendeurs seront réglés de manière à abaisser la pression des gaz jusqu'IL une valeur légèrement inférieure à la pression atmosphé- rique. De la sorte, lorsque le papillon du carburateur est fermé et qu'aucun appel susceptible d'entraîner des gaz hors de la chambre 7 n'est fait, de qui correspond à l'arrêt du moteur, les détendeurs ne débitent plus et les bouteilles de gaz comprimé sont armées par les clapets de ces détèmdeurs.
Dans des dispositifs du type qui vient d'être décrit en/regard du dessin, il semble que la bouteille 1 contiendra pratiquement toujours de l'ammoriac.
Par conte, la bouteille 2 pourra contenir l'mqelonque des gaz auxi- liaires mentionnés ci-dessus, ou même d'autres gaz qui n'ont pas été cités puisque l'énumération qui a été aite n'a été donnée qu'à titre d'exemple et n'a aucun caractère limitatif,
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On constate que, dans ce cas', comme chacun des gaz que l'on peut en- ployer dans la bouteille 2 a un pouvoir calorifique différent, il y aura lieu de modifier la section de passage dans la tuyauterie 9 suivant la nature de ces gaz.
A cet effet, on prévoit donc, sur cette tuyauterie, un organe de réglage de la section, par exemple un diaphragme 14, commandé de toute façon convenable, par exemple par un flexible 15, actionné par une commande 16 et passant dans une gâîne flexible 17, fixée à ses extrémités en 18 et 19, ou plus simplement par une vis de réglage. Chaque fois qu'on changera la nature 'du gaz contant dans -la bou- teille 2, il y aura donc lieu, par cette commande 16 (ou la vis) de modifier le réglage du diaphragme 14 de manière qu'il corresponde exactement aux propriétés du gaz en question.
Lafigure 2 représente, à titre d'exemple, le schéma d'équipement d'une voiture automobile par emploi de l'ammoniac avec addition d'un gaz comprimé constituant le gaz auxiliaire dont il a été question ci-dessus.
On voit en la, 2b, 2c, 2d, les bouteilles qui contiennent legaz com- primé en questio, en 20 la soupape d'arrivée, en 21 le robinet d'arrêt du cir- cuit des gaz provenant de ces bouteilles, 22 est un distributeur permettant de mettre en communication la tuyauterie 4 soit avec le détendeur 6, soit avec l'une ou l'autre de deux canalisations d'alimentation 23 et 24 permettant respective- ment le remplissage à l'allure rapide ou à l'allure normale. Un monomètre 25 est également relié au distributeur d'une façon constante avec interposition d'on robinet 26. La bouteille 1 est également reliée par la canalisation 3 au détendeur 5; les deux détendeurs5et 6 aboutissent, comme décrit ci-dessus, par les canalisations 8 et 9, à la chambre de mélange 7.
Le carburateur- mélangeur 10 est alimenté en mélange gazeux par cette'-chambre de mélange à tra- versla tuyauterie 11 et urnit le mélange détonant au moteur 30 dont on voit le collecteur d'admission en 31 et l'accélérateur en 32. on peut, de la manière usuelle, prévoir un carburateur à essence 33 qui peut-être substitué de toute façon convenable au carburateur à gaz et qui, notamment, par le moyen d'un robinet à 3 voies, manoeuvré depuis le tablier de la voiture, permet de marcher soit à l'essence, soit au mélange gazeux.
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En prenant le cas de l'ammoniac et d'un des produits décrits ci- dessus (pe exemple oxyde de méthyle), qui est miscible à l'état liquide avec l'ammoniac pour donner une vapeur combustible produisant avec l'air un mélange détonent, on emploiera de préférence le dispositif représenté sur la fig. 3.
Ce dispositif comprend, placées par exemple sur la voiture dont il s'agit d'assurer la traction, deux bouteilles horizontales, 41 et 42, symétri ques par rapport à un raccord double, 43, en forme de T. Ce raccord 43 porte sur chaque branche un robinet, 44 ou 45, pour permettre de mettre successive- ment chacune des deux bouteilles (que la tension de vapeur des produits emmaga" sinés met sous pression) en communication avec la canalisation commune deportie 46.
Gela permet notamment, et sans arrêter le moteur, de brancher succes- sivement aura canalisation 46 les bouteilles pleine que l'on peut avoir en réserve et qui viendront remplacer les bouteilles dont la provishe de liquide, puis de gaz, sera épuisée.
De plus, les robinets 47 et 48 placés sur les bouteilles sont prolongés à l'intérieur de celles ci par des tubes, 49 et 50, plongeant jusqu'au voisinage d'une génératrice dela bouteille, l'extrémité de l'un des tubes, 50, étant tour- née versle bas d'anns l'une des bouteilles, à savoir 42, et plongeant par consé quent dans le liquide, tandis que'é xtré mité de l'autre tube, 49, est tournée versle haut et plonge par conséquent dans la vapeur présente dans la bouteille 41.
La marche normale de la voiture se fera au moyen de la première bou- teille, 42, qui permet d'envoyer le mélange à l'étt liquide dans la canalisa tion de sortie 46. Cette canalisation est prolongée par un tube, 51, affectant la forme d'un serpentin, qui est chauffé par le pot d'échappement 52, avant de continuer jusqu'à arriver au détendeur 53, dans lequel le carburant arrivera à l'état de vapeur chaude, ne risquant pas de produire de rosée.
Pour les départe par temproids, et en attendant quele pot d'échappe- ment chauffe suffisamment le liquide pour compenser le frois produit par son éva- poration et ainsi que par la détente de sa vapeur, or. chauffe électriquement par une,résistance 54 (dont la consommation se. de 100 watts par exemple, c'est-à-dire
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égale à celle des phares) une partie rectiligne 53 de la canalisation qui est comprise entre le pot d'échappement et le détendeur.
De plus, par temps très froid par exemple , on pourra avantageusement dissoàdre de l'éthane dans l'oxyde de méthyle, .puis assurer les premiers départs à froid par de la valeur .:au moyen de la seconde bouteille (41), cette vapeur étant un peu plus riche en carbures que le mélange liquide, et permettant un départ instantané, la dépense en éleotri- cité étant d'autant plus efficace qu'elle n'aura pas à compenser lefroid de la vaporisation du liquide. Cette dépense d'électricité sera même inutile en été sur la canaliastion rectiligne de vapeur, et on pourrait la rendre inutile en hiver si l'éthane était dissous en quantité suffisante.
Il 'la de soi que les modes de réalisation qui viennent d'être décrits et qui sont représentés par les dessins n'ont été donnés qu'à titre d'exemple et qu'on pourrait s'en écarter sans pour cela sortir du cadré de l'invention.
REVENDICATIONS 1 ) Un combustible destiné à un usage quelconque, industriel ou domes- tique, et plus particulièrement un combustible pour l'alimentation des moteurs, comprenant un gaz ayant une tension de vapeur trop élevée ou trop faible pour permettre del'utiliser seul, caractérisé par l'addition à ce gaz d'un produit volatil soluble dans ce. gaz et donnant à l'ensemble une tension devapeur comprise dans les limites. admissibles en pratique.
2 ) Un combustible suivant 1 ) dans lequel le gaz mentionné en premier lieu consiste en ammoniac, caractérisé en ce que le produit ajouté à l'emmoniac est un gaz d'une densité supérieure à 0,1, et formant avec l'air un mélange déto- nant en produisant l'élévation de température nécessaire pour amener le mélange d'air et d'ammoniac au seuil de l'explosion.
3 ) Un combustible suivantl ) ou 2 ) caractérisé en ce que le produit volatil ajouté à l'ammoniac ou autre gaz est soit un gaz seul. tel qu'un carbure d'hydrogène, un oxyde de carbone etc., soit un mélange de ces gaz ou, enfin, un mélange d'un des gaz mentionnésci-dessus avec des gaz inertes, c'est-à-dire, par exemple, du gaz de ville, du gaz de hauts-'fourneaux, du gaz de fours à coke, du gaz à l'eau, etc.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.