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Perfectionnements aux combustibles liquides comprenant certains esters nitriques.
La présente invention se rapporte à un combustible liquide perfectionne essentiellement constitué d'au moins un ester nitrique d'un alcool aliphatique monohydrique saturé contenant de 2 à 4 atomes de carbone dans la molécule, par exemple un combustible essentiellement constitué de nitrate d'isopropyle ou de nitrate de propyle normal., et à un procédé préféré pour la préparation d'un combustible liquide perfectionné de ce type-
Un ester nitrique du type précité chauffé dans des con- ditions appropriées est susceptible d'entrer en décomposition exothermique spontanément entwtenue, donnant comme produits
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des gaz et des vapeurs, Même en l'absence d'une atmosphère oxy- dante.
Il peut donc être utilisé comme mono-combustible, par exemple pour faire fonctionner des dispositifs mécaniques à commande pneumatique ou pour propulser des fusées et des dispo- sitifs analogues.
Le combustible liquide est utilisé en le faisant passer continuellement à l'état finement divise dans une chambre de décomposition maintenue à une pression de gaz et à une tempéra- ture supérieures aux conditions atmosphériques.
Le nitrate d'isopropyle par exemple, est,un composé dans lequel l'eau n'est que légèrement soluble. Mais du nitrate d'isopropyle, même déshydraté soigneusement, absorbe facilement, par exposition à l'atmosphère, une quantité d'eau très faible mais significative dans les applications précitées et la retient en solution. Comme le combustible doit être introduit dans la chambre de décomposition à l'état finement divisé, il faut le faire passer par des canaux étroits se terminant par de fins orifices, de sorte que l'exposition du combustible à des tem- pératures suffisamment basses pour séparer l'eau dissoute par congélation, détermine l'obstruction des orifices et des canaux.
Le marne inconvénient se produit lorsqu'on fait passer le com- bustible par des .soupapes. Des températures suffisamment basses pour déterminer cette congélation de 1-*-eau dissoute peuvent se présenter même au niveau du sol sous des climats froids et se rencontrent également aux hautes altitudes, particulièrement dans le cas des fusées et des avions.
Il est connu que des solutions aqueuses concentrées d'éthylène glycol ont des points de congélation très bas et que -l'éthylène glycol est souvent ajouté à l'eau ou substitué à l'eau comme liquide de refroidissement pour les moteurs devant fonctionner à de basses températures. Toutefois, si l'on agite de l'éthylène glycol anhydre avec du nitrate d'isopropyle anhydre et qu'on laisse se séparer le mélange obtenu en deux couches,
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la couche limpide de nitrate d.'isopropyle contient si peu d'éthy- lène glycol en solution qu'après exposition de cette couche à des conditions atmosphériques ordinaires, on n'observe qu'un très faible effet anti-congelant sur le mélange dissous.
Le but de la présente invention est de procurer une composition utile comme combustible et essentiellement constituée d'au moins un'ester nitrique du type précité pratiquement exempte de cristaux de glace aux basses températures et particulièrement à des températures dans la gamme de 0 C à -40"C environ, ainsi qu'un procédé préféré permettant d'obtenir facilement une telle composition.
Dans une composition utile comme combustible liquide suivant l'invention, comprenant au moins un ester nitrique d'un alcool aliphatique monohydrique saturé contenant de 2 à 4 atomes de carbone dans sa molécule, l'ester nitrique, ¯l'éthylène glycol et l'eau sont en solution en quantités de nature à se rapprocher de la saturation à 15 C par l'eau en présence d'éthy- lène glycol, la teneur en éthylène glycol atteignant au moins 0,03% en poids de l'ester nitrique.
De préférence, l'ester nitrique contient par exemple environ 0,10% à environ 0,20%' du mélange d'éthylène glycol et d'eau-
La quantité d'éthylène glycol présente dans l'ester nitrique doit être au moins suffisante pour abaisser appréciable- ment le point de congélation de l'eau présente dans ce même ester.
Le rapport entre l'éthylène glycol et l'eau est donc préférable- ment supérieur à 20 :80.
On a trouvé également que si l'ester nitrique est saturé d'eau à 15 C en présence d'éthylène glycol et contient moins de,, 0,03% de ce glycol, des cristaux de gace peuvent se déposer à -40 c et si l'ester nitrique contient moins de 0,02% du glycol, des cristaux de glace se déposent généralement à -40 C
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Il est préférable que l'ester nitrique saturé d'eau à 15 C en présence d'éthylène glycol contienne au moins 0,05% du glycol.
Un procédédé préféré de préparation d'une com[postion du type précité consiste à agiter à une température d'au moins 15 C, au moins un ester nitrique d'un alcool monohydrique aliphatique saturé contenant de 2 à 4 atomes de carbone dans la molécule avec un excès d'éthylène glycol en présence d'un excès d'eau et à laisser le mélange obtenu se séparer en deux couches à une température d'au moins 15 C, puis à séparer la couche com- prenant l'ester nitrique contenant en solution l'éthylène glycol et l'eau de la couche formée d'une solution d'éthylène glycol et d'eau.
La gamme de températures pour la mise en oeuvre de ce procédé préféré est de.préférence entre 15 et 20 C
De préférence, dans ce procédé préféré, le rapport en poids entre l'éthylène glycol et l'eau est au moins 20 :80 pourl'éthylène glycol et l'eau avec lesquels on agite l'ester nitrique.
Suivant ce procédé préféré, il n'est pas nécessaire de déshydrater l'ester nitrique puisque de petits écarts dans la proportion d'eau ont peu d'importance lorsqu'on ajoute une propor- tion importante de son poids, par exemple une solution aqueuse à
60à 80%, d'éthylène glycol. La solution aqueuse d'éthylène glycol et l'ester nitrique doivent être secoués ou agités ensemble.
Par repos, le mélange obtenu se sépare facilement en deux couches liquides. Une couche comprend l'ester nitrique contenant un peu d'éthylène glycol aqueux en solution et ne dépose pas de cristaux de glace par exposition à des températures allant jusqu'à-40 C.
L'autre couche est formée d'une solution aqueuse d'éthylène glycol dont la concentration n'est que légèrement modifiée vis-à- vis de celle de la solution aqueuse d'éthylène glycol initiale- ment ajoutée. Cette solution aqueuse peut être réutilisée à plusieurs reprises si nécessaire en ajoutant de l'éthylène glycol
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anhydre pour la reconstituer. Il est parfois désirable d'inclure dans ces mono-combustibles une petite proportion, par exemple
0,5% d'un lubrifiant, par exemple une huile hydrocarbonée, qu'on ajoute de préférence à la composition obtenue suivant le procédé préfère décrit ci-dessus.
L'invention est illustrée par les exemples qui suivent où les proportions sont exprimées en poids.
EXEMPLE 1.- EXEMPLE On agite à 15-20 C à l'aide d'un agitateur à air pendant plusieurs minutes une:certaine quantité de nitrate d'isopropyle lavé à l'eau et mécaniquement sépara de l'eau, mais nondéshydraté, avec 1/5e de son poids'd'une solution à 70% d'éthylène glycol dans l'eau. On laisse elle séparer-le mélange à 15-20 C en deux couches, la couche inférieure étant constituée d'une solution aqueuse d'éthylène glycol p,résentant presque la concentration initiale. La couche supérieure est la couche de nitrate d'iso- propyle et on la laisse reposer à 15-20*p pour que les gouttelettes du liquide plus dense entraînées mécaniquement puissent se ras- sembler au fond et être décantées.
La couche de nitrate d'iso- propyle est alors filtrée sur un tampon de tissu ou une matière analogue. Elle contient, en solution 1à 15 C de 0,06% à 0,07% d'étjhylène glycol et de 0,07% à 0,09% d'eau. Elle ne dépose pas de matières Solides par refroidissement à-40 c, tandis que des cristaux de glace se déposent du nitrate d'isopropyle ainsi refroidie mais n'ayant pas subi le traitement.
EXEMPLE 2. -
On agite à 15-20 c pendant plusieurs minutes, une cer- taine quantité de nitrate d'éthyle lavé à l'eau et mécanique- ment séparé de l'eau mais non déshydraté, avec 1/5e de son poids d'une solution à 70% d'éthylène glycol dans l'eau. On laisse se séparer le mélange en deux couches à 15-20 C; la couche supérieure est formée d'une solution aqueuse d'éthylène glycol présentant presque la concentration initiale. La couche inférieure
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est la couche de nitrate d'éthyle et est soigneusement séparée à 15-20 C de la solution aqueuse surnageante d'éthylène glycol.
La couche de nitrate d'éthyle est filtrée sur un tampon de tissu.
Elle contient en solution à 15 C, 0,09% d'éthylène glycol et 0,09% d'eau. Elle ne dépose aucune matière solide par refroi- dissement à -40.C, tandis que des cristaux de glace se déposent du nitrate d'éthyle refroidi .et n'ayant pas subi le traitement.
EXEMPLE 3.-
Après avoir appliqué le-procédé de l'exemple 1 au nitrate de propyle normal au lieu du nitrate d'isopropyle,, le nitrate de propyle normal contient en solution à 15 C 0,05% d'éthylène glycol et 0,06% d'eau. Le nitrate'de propyle normal ainsi traité ne dépose aucune matière solide par refroidisse- ment à -40 c, tandis que des cristaux de glace, sont déposés par le nitrate de propyle normal refroidi n'ayant pas subi le traite- ment.
REVENDICATIONS.
1.- Composition utile comme combustible liquide com- prenant au moins un ester nitrique d'un alcool aliphatique monohydrique saturé contenant de 2 à 4 atomes de carbone dans la molécule, caractérisée en ce que l'ester nitrique, de l'éthy- lène glycol et de l'eau y sont en solution en quantités de na- ture à se rapprocher de la saturation 15 C par l'eau en présence d'éthylène glycol et en ce que l'éthylène glycol re- présente au moins 0,03% en poids de l'ester nitrique.