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Mélange combustible et ses procédés d'utilisation.
@ @ l'invention est relative à un mélange combustible et à des procédés d'utilisation de ce mélange combustible.
Elle a pour but de permettre de réaliser un mélange combustible qui soit notamment d'une consommation économique, utilisable très avantageusement dans des machines telles que les moteurs à explosion et à combustion et les propulseurs a réaction.
Elle se caractérise principalement par le fait que pour composer oe mélange on a recours aux éléments suivants ! - de l'alcool - de l'eau - un mouillant qui peut être de la glycérine ou un dérivé de celle-ci ou encore un équivalent dimi- nuant la tension superficielle de l'eau et faci- litant le mélange des éléments qui viennent d'être indiqués.
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* un combustible provenant de préférence d'une roche liquide, tel par exemple que de l'essence de pétrole ou de gas oil.
L'invention se caractérise aussi par le fait que dans certains cas d'utilisation on met le mélange en présence d'un oxydant.
Selon l'invention il y a deux modes de préparation et d'utilisation du mélange :
1 - On prépare oe qu'on peut appeler 'l'eau mouillée" (eau, alcool et mouillant) au moment de son incorporation au combustible, par suite jusque au moment de son utilisation, par exemple, s'il s'agit d'un moteur à explosions, juste avant son admission au carburateur.
2 - On prépare "l'eau mouillée" longtemps avant son inoor- poration au combustible, en ajoutant le mouillant à l'eau par portions successives, pour permettre une solution complote du mouillant dans l'eau et avantageusement en surveillant au cours de cette préparation ce qu'on peut appeler le "mûris- sement" du mélange.
L'incorporation de "l'eau mouillée" au combustible se fait en résuidant oe mélange, par des moyens appropriés, à un fractionnement extrêmement poussé en fines gouttelettes. Les moyens employés peuvent être en particulier mécaniques, ther- miques ou électriques.
Enfin l'invention porte encore sur certains disposi- tifs anti-déoanteurs qui permettent le démarrage avec un com- bustible a peu près pur lorsqu'une décantation a Pu se produire dans le réservoir par suite d'un long arrêt du moteur.
L'invention vise aussi d'autres dispositions accessoi- res qui ressortiront des explications fournies plus loin.
La description qui suit permettra de bien comprendre l'invention.
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Selon une forme d'exécution, pour réaliser le mé- lange on prend de l'eau, de préférence de l'eau douce.. eau de pluie ou de l'eau provenant de condenseurs ou de l'action de la permutite. Ceci réduit la teneur on mouillant nécessai- re et évite la formation de grumeaux calcaires, ce qui se pro- duirait avec des eaux dures, ot de plus augmente le pouvoir dispersant. La tension superficielle de l'eau décroissant avec la température, on 4 avantage à employer de l'eau chaude. On ajoute à cette eau de l'alcool méthylique ot de la glycérine du commerce. Il titre d'exemple, non limitatif, les propor- tions peuvent ftre les suivantes : eau 25 % en poids alcool 15 en poids glycérine 5 en poids.
On incorpore le mélange ainsi obtenu, dit 'eau mouil- lée" à de l'essence de pétrole (soit dans l'exemple des pro- portions ci-dessus 55 d'essence). On réalise l'incorpora- tion du mélange au combustible en réduisant ledit mélange à un fractionnement en fines gouttelettes aussi poussé que pos- sible par tous moyens appropriés. Ces moyens seront étudiés plus loin.
Cette préparation du mélange peut être faite juste au moment de l'utilisation, par suite juste avant son admis- sion au carburateur, dans le cas d'un moteur à explosions par exemp le .
Cette méthode présente certains inconvénients :
En particulier elle nécessite l'emploi sur les mo- teurs à combustion de deux injeoteurs, l'un injectant le oom- bustible, l'autre l'eau mouillée, ou la construction d'un car- burateur A deux gicleurs, un pour le combustible et l'autre pour l'eau mouillée.
Ceci d'abord complique la construction des moteurs et peut être la source d'un fonctionnement défectueux ou d'un
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mauvais rendement comme il sera expliqué plus bas.
On a avantage à employer la. méthode consistant à pré- parer l'eau mouillée-* longtemps avant son incorporation au combustible, on ajoutant le mouillant à l'eau par portions successives et en surveillant la formation du mélange.
Selon cette méthode on ajoute le mouillant en solu- tions successives que l'on examine dans une éprouvette de faible diamètre par rapport à sa hauteur, où l'on constate la séparation en phases de densités différentes visibles a l'oeil nu. On continue cette opération jusqu'à ce qu'oh ob- tienne une solution complète du mouillant dans l'eau ou ce que l'on peut appeler un "mûrissement" parfait de la solu- t ion.
On ajoute l'eau mouillée, ainsi préparée, au combus- tible dans les proportions voulues variables avec la nature du combustible et l'effet que l'on veut obtenir. Cette eau mouillée mélangée au combustible peut rester stable pendant plusieurs heures sans ségrégation, la partie la plus dense ou contenant une teneur en eau supérieure à la teneur nomi- nale du mélange traversant les filtres en tissus végétaux, animaux ou métalliques et les injecteurs sans difficultés et sans qu'on constate d'anomalies de fonctionnement.
Pour obtenir un bon résultat âpres introduction du combustible dans les autres constituants, on ajoute le mé- lange qui laisse d'abord décanter la portion la plus char- gée en eau. Au bout d'un temps ui peut varier entre 15 mi- nutes et deux heures on procède à un nouveau brassage suivi de repos qui augmente la partie stabilisée. En recommençant cette opération on obtient un mélange bien homogène ne con- tenant ni culot presque totalement composé d'eau, ni surna- gement du combustible liquide pur.
Ce mélange évite l'inconvénient du colmatage des filtres, particulièrement de ceux en toile métallique qui
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arrêtent facilement le passage de l'eau.
En outre, son utilisation évite l'emploi de deux Injecteurs pour les moteurs à combustion ou d'un carburateur à deux gicleurs pour les moteurs à explosion ou encore d'un injecteur d'eau en plus du carburateur pour certains moteurs d'aviation, oe qui, d'une port, simplifie la construction des moteurs et d'autre port, supprime l'inconvénient, sou- vent constaté, lorsque l'eau et le combustible sont injectés séparément, consistant en ce que ces deux éléments n'ont pas le temps de se mélanger intimement en raison du temps très court dont ils disposent à cet effet après leur entrée dans le cylindre du moteur.
En fait pour les moteurs à combustion (genre Diesel ou analogue) l'introduction du mélange selon l'invention (eau mouillée-Gas-oil) a pour effet :
1 - de retarder le cycle de combustion à cause de la cha- leur employée a la vaporisation de l'eau.
2 - d'abaisser les pointes de pression et de température du cycle et par conséquent de diminuer la vivacité de la combustion.
3 - d'augmenter le volume des gaz travaillant pendant le temps de détente et par conséquent, la pression moyen- ne du cycle, à cause du changement de phase de l'eau introduite sous forme liquide et qui travaille pen- dant la détente à l'état de vapeur surchauffée.
4 - de diminuer la perte de chaleur par les parois, la température moyenne du cycle étant abaissée.
Il on résulte que, malgré la chaleur de combustion Inférieure du carburant mélangé à l'eau mouillée, la puis- sance du moteur n'est pas diminuée tandis que sa consomma- tion est réduite dans des proportions qui atteignent plus de 30 %.
La marche du moteur est plus douce et son rendement
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mécanique meilleur.
L'action de la vapeur d'eau sur la combustion des hydrocarbures rend cette combustion plus complète et évite les fumées à l'échappement, même en surcharge du moteur.
Les mêmes avantages se retrouvent dans les seconds (moteurs à explosion) brûlant un mélange d'essence et d'eau mouillée.
L'adjonction selon l'invention d'eau mouillée à l'es- sence a pour effet d'augmenter d'environ 20 à 25 % le nombre d'octanes de l'essence utilisée pour le mélange.
Il en résulte qu'en augmentant dans de semblables proportions le rapport volumétrique de compression des mo- teurs utilisant les mélanges selon l'invention, les gains de puissance et de consommation sont encore largement am- plifiés.
Ces avantages sont obtenus sans introduire dans le mélange pour augmenter son indice d'octane, aucun produit nocif comme le plomb tétraéthyle.
Ces expérienoes comparatives faites au banc d'essai ont prouvé, à puissance égale, une diminution de consomma- tion importante supérieure à 20 % et qui peut atteindre jus- qu'à 31 % si on la rapporte au poids de combustible pur réel- lement consommé dans le mélange.
On peut réaliser le mélange par des moyens mécaniques, à l'aide d'un appareil approprié.
On peut aussi le réaliser par des moyens thermiques ou électriques.
En particulier on peut employer les ultra-sons obte- nus par exemple à l'aide d'un quartz piezo-éleotrique; ou bien les effets calorifiques et électroastatiques obtenus par des courants à haute fréquence, comme on le fait pour la trempé superficielle des aciers ou le collage interne des bois sans surchauffe; ou bien encore des radiations de courte
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longueur d'onde telles que les rayons infra-rouges ou ultra- violets obtenue industriellement par des lampes spéciales.
Dans tous les cas, l'addition du mouillant facilite le mé- lange et assure la stabilité.
L'addition à l'eau d'un mouillant intermicellaire, tel que la glycérine, jouant le rôle dtun élément tensio- aotif, produit des effets dispersants ou émulsifiants qui di- minuent les tensions superficielles et interfaoiales existant entre l'eau ou les liquides aqueux, alcooliques, etc... et les combustibles hydrocarbures.
L'introduction d'eau non vaporisée dans une machine telle qu'un moteur à explosion, refroidit le mélange tonnant au moment de la compression et permet le fonctionnement de cette machine sans détonation.
L'utilisation du mélange en question avec le proces- sus en question permet d'obtenir à puissance égale une éco- nomie de combustible (essence) ou à consommation égale une augmentation sensible de puissance.
Les gouttelettes d'eau entrant en contact avec les gaz de compression et de combustion sont vaporisées emprun- tant ainsi une certaine quantité de chaleur.
L'eau vaporisée n'agit pas comme un diluant inerte mais participe a l'amélioration au fonctionnement. La oom- bustion n'étant pas instantanée, le volume d'eau pendant la période de travail augmente La pression at travaille en dé- tente tandis que la pression-température des gaz d'échappe- ment proprement dits diminue au cours de la détente.
D'une manière générale, le taux de travail des organes actifs du moteur sera considérablement moindre ce qui permet pour un moteur qui serait établi en vue de l'utilisation du mélange objet de l'invention, une économie très importante de matières et de poids.
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L'invention permet donc EN fait ce réaliser un mélange combustible qui, pour une faible température dépensée avec des combustibles (essence) ordinaires, donne les mêmes résul- tats qu'avec des oombustibles (essences) a haut indice d'oc- tane et doués d'un pouvoir anti-détonant.
Le mélange en question trouve également son utilisa- tion dans les propulseurs à réaction et le mode opératoire classique d'utilisation aes combustibles dans ces propulseurs est modifié du fait de cette utilisation. En effet, si pour atteindre de hautes températures on fait usage d'un combusti- ble liquide et d'un comburant autre que l'air extérieur, on se voit dans l'obligation de faire usage d'un comburant liquide, les comburants solides :
chlorate de soude ou de potasse ou permanganate de potasse ont le défaut de former avec le com- bustible liquide un explosif très brisant, tel que la panolas- tite, celle-ci ne se formant en principe que quand la combus- tion est commencée et quand l'engin sur lequel est monté le propulseur, démarré. De plus on risque d'avoir des inflam- mations prématurées au voisinage du sol.
Dans le cas des propulseurs en question, en premier lieu 11 sera préférable d'employer du gaz oil étant donnée sa densité supérieure 860 au lieu d'essence 730 pour un même encombrement, le poids emporté étant supérieur et le pouvoir calorifique 10800 calories au Kg au lieu de 10500 pour l'es- eenoe étant un peu plus grand. L'addition d'alcool méthylique et d'un produit avoisinant diminuant la tension superficielle, empêchera le mélange de geler, le gas oil qui gèle à 18 pou- vaut être chauffé au préalable; pour l'eau, la présence de l'alcool méthylique qui devient pâteux à 115 et solide à 1340., empêchera son gel.
Le combustible et son eau sont dis- posés dans des réservoirs séparés et passent dans un mélangeur avant d'alimenter les brûleurs.
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Dans certains cas d'utilisation en vue de refroidir la chambre de combustion des moteurs à explosion ou les in jeoteurs utilisés dans les moteurs à réaction, on pourra avan- tageusement mettre le mélange objet de l'invention on présence d'un oxydant énergique, par exemple du peroxyde de sodium. Il y aura formation d'eau oxygénée à l'état naissant qui ne pour- ra se dégazer et qui n'altérera pas les parties métalliques des machines.
Il convient de retenir que le dosage de l'eau est va* riable avec la température du moteur en fonctionnement et qu'il est possible d'utiliser des alcools à bas titre au lieu d'alcools titrant de 45 à 95 qui sont coûteux.
Quand il s'agira d'un mélange préfabriqué, on munira avec avantage le départ du mélange au réservoir d'un disposi- tif anti-décanteur tel que décrit ci-dessous et montré à la figure 1 du dessin annexé. Il aura pour avantage, quand un moteur est resté plusieurs jours sans tourner et qu'une dé- cantation aura été possible, de permettre le démarrage avec du combustible à peu près pur.
En effet, le mélange d'eau, de mouillant, d'alcool et d'une petite quantité de combustible va s'accumuler à la partie basse du réservoir et rendra Binai le départ presque impossible vu la pauvreté du mélange; de plus, ce mélange aura tendance à se loger dans les tuyauteries de combustible et dans la ouve du carburateur nécessitant le vidage de la tuyauterie et de la ouve, Les deux dispositifs suivants peuvent permettre de pallier à cet inconvénient;
Soit une tubulure verticale .1 de hauteur appropriée à la capacité du réservoir fixée au-dessus du départ de combus- tible.
Cette tubulure porte à sa partie supérieure un évase- ment a1 en forme de cône calculé pour donner le débit maxi- mum sans contraction de la veine liquide (cône a 30 ). A mi- hauteur sont percés des trous a2 (quatre en l'occurence)
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dont la section totale égale celle du tube vertical. Comme il J'un orifice en mince paroi, le coefficient de débit n'est que de 0,62; de plus, le changement ae direction crée une perte de charge réduisant encore le débit.
A la partie inférieure de cette tubulure, des ouver- tures reogangulaires a3 sont obturées partie llement : à l'ex- térieur par des rondelles b de toile métallique fine super- posées et dont celle, la plus proche du fond, porte une ron- delle c en peau de chamois.
La ronde Il..2. en peau de chamois, arrêtera l'eau ou la partie trop dense du mélange. On pourra avoir ainsi un coef- ficient de débit inférieur à 0. 5.
Par suite du principe de la moindre action, au départ, le combustible s'écoulera par la partie supérieure du tube.
Le moteur, une fois en route, l1 agitation commence qui, au réservoir, brassera le liquide et reconstituera un mélange homogène qui s'écoulera d'après la charge, successivement par chacun des trois départs.
Soit, comme le montre la figure 2 du dessin, une va* riante consistant en une cloche d portant à sa partie supé- rieure un flotteur annulaire dl et un siège de clapet d2. La partie inférieure de cette cloche venant s'engager entre deux bagues circulaires ± fixées sur une platine el et jouant le rôle de joint hydraulique. Un clapet ± fixé dans l'espace est supporté par un étrier g. Le flotteur d est réglé pour flotter dans le mélange et s'enfoncer dans du combustible pur au départ. La cloche 1 étant descendue, l'admission se fait à la partie supérieure, le clapet f ne reposant pas sur son Siège d2. Le trépidation brassant le mélange, le flotteur dl remplit son rôle et remontant, vient appliquer le diège d2 sur le olapet f, tandis que le brassage se fait à la partie inférieure.
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Le mélange combustible qui est décrit dans oe ui précède ost susceptible de nombreuses applications parmi les- quelles on peut citer : - alimentation des moteurs à explosion (économie ae combustible, augmentation de l'indice d'octane)} - alimentation des moteurs à combustion interne (éco- nomie de combustible, absence de fumées, diminution de la orête de pression au moment de l'inflammation) ; - brûleurs à hydrocarbures lourds (réduction de la con- sommation, suppression des fumées); - engins à propulsion par réaction (refroidissement des chambres de combustion, augmentation de la masse explosi- ve, possibilité de produire du carburant sans attaque des ré- servoirs, élimination du danger d'explosions);
- incorporation au white spirit utilisé comme diluant dans les peintures & l'huile au lieu et place de l'essence de térébenthine (réalisation de peinture mate); - alimentation d'appareils d'éclairage au pétrole.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux disposi- tions décrites ci-dessus, au contraire elle embrasse toutes les variantes basées sur les marnes principes.
- REVENDICATIONS -
1 - Mélange combustible de consommation économique et utilisable très avantageusement dans les machines telles que les moteurs à explosions et à combustion et les propulseurs à réaction, caractérisé en ce qu'il comprend de l'alcool, de l'eau, un mouillant qui diminue la tension superficielle de l'eau et facilite le mélangeage des éléments et un oombusti- ble liquide.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.