Procédé de production de force motrice par moteur à combustion interne et appareil pour la mise en #uvre de ce procédé. La présente invention est relative à la production de force motrice. Elle comprend un procédé de production de force motrice par moteur à combustion interne, et un appareil pour la mise en #uvre de ce procédé.
L'invention a pour but de rendre utilisa ble un gaz qui, jusqu'à présent, n'avait pas pu être utilisé d'une manière pratique pour la production de force motrice, à savoir l'am moniaque. Ce gaz peut être produit en quan tités plus que suffisantes pour l'alimentation des moteurs de véhicules automobiles sans entraîner la consommation de matières pre mières, telles que le charbon, qui sont néces saires pour d'autres usages et qui entrent d'ans la fabrication des autres gaz qu'on a envisagé, jusqu' à présent, d'employer comme carburants.
L'ammoniaque peut être enfermé à l'état liquide dans des bouteilles à gaz com primé dans des conditions extrêmement avan tageuses en ce qui concerne le poids total à transporter, à savoir celui de l'ammoniaque et celui de son contenant, Le procédé de production de force mo trice selon l'invention est caractérisé en ce que l'on ajoute à l'ammoniaque au moins un autre corps, constitué par un agent combusti ble qui, à l'état gazeux, a une densité supé rieure à 0,1 (par rapport à l'air), capable d'amorcer la combustion de l'ammoniaque dans l'air, et qu'on fait détoner avec de l'air le mélange d'ammoniaque et dudit agent.
Parmi les agents ou corps auxiliaires qui peuvent être utilisés conformément à l'inven tion, 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 éthylamine, etc., soit un mélange de ces composés, soit enfin. un mélange des composés en question et de gaz inertes tels qu'on en obtient dans la fabiication du gaz d@e ville, du gaz de hauts fourneaux, du gaz de fours à coke, du gaz à l'eau, etc.
En particulier, on a. constaté qu'il était avantageux d'uti iser comme gaz auxiliaire un gaz combustible obtenu en soumettant un gaz contenant de l'hydrogène à un traitement capable d'augmenter son pouvoir calorifique et en particulier, on peut se servir d'un tel gaz enrichi par la combinaison d'au moins une partie de son hydrogène avec de l'acéty lène, ou encore,
d'un mélange de gaz conte nant du méthane obtenu par réaction d'hydro gène et d'oxyde de carbone en présence d'une proportion déterminée de vapeur d'eau sur un catalyseur à base de nickel à une tempéra ture d'environ 300 C.
Pour faciliter l'exposé de l'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'ap plique à la fois aux gaz permanents et aux vapeurs des corps qui, à la température ordi naire, ne sont pas à l'état gazeux.
Parmi les corps auxiliaires qui sont parti- culiérement avantageux à employer, on citera les dérivés gazeux ou très volatils de l'alcool méthylique solubles dans l'ammoniac liquéfié constitués par l'oxyde de méthyle, les mé- thylamines et l'acétate de méthyle. Les corps présentent donc l'avantage de pouvoir être enfermés, avec l'ammoniaque, à l'état de mé- langes de compositions déterminées, dans les mêmes bouteilles.
Le point de départ, l'alcool méthylique, a l'avantage d'êtré déjà fabriqué, ou de pouvoir l'être aisément, à bas prix et en quantités illi mitées, dans les mêmes usines que l'ammo niac lui-même.
Parmi les dérivés de l'alcool méthylique répondant aux conditions ci-dessus, on signale comme étant partieulièrement avantageux: 1 l'oxyde de méthyle que l'on peut obte nir aisément avec des rendements excellents, par déshydratation catalytique de l'alcool méthylique suivant des procédés bien connus; 2o les mono et di-métbylamines (pures ou en mélanges) que l'on sait préparer de di verses manières à partir de l'alcool méthyli que et de l'ammoniac mais que l'on pourra aussi, lorsque cela paraîtra avantageux, ob tenir d'une autre façon, par exemple par l'ac tion des halogènes sur l'acétamide ou par extraction de produits de fermentation.
Ces produits sont, à l'état liquide, solubles dans l'ammoniae liquide. Leurs caractéristi que, comparées à celles de l'ammoniac, sont les suivantes:
EMI0002.0012
Oxyde <SEP> de <SEP> Monométhyl- <SEP> Diméthyl Ammoniac <SEP> méthyle <SEP> amine <SEP> amine
<tb> Points <SEP> d'ébullition <SEP> -38,5 <SEP> - <SEP> 23,7 <SEP> <SEP> -6 <SEP> 7 <SEP>
<tb> Pouvoir <SEP> calorifique <SEP> inf.
<tb> (en <SEP> cal, <SEP> par <SEP> kilo) <SEP> 4.490 <SEP> c. <SEP> 6.810 <SEP> c. <SEP> 8.280 <SEP> c.
<SEP> 9.460 <SEP> c.
<tb> Température <SEP> d'explosion <SEP> du
<tb> mélange <SEP> tonnant <SEP> 1.7 <SEP> 28 <SEP> <SEP> 1.969 <SEP> 1.970 <SEP> 2.016
<tb> Coefficient <SEP> d'accroissement
<tb> de <SEP> pression <SEP> par <SEP> explosion
<tb> du <SEP> mélange <SEP> tonnant <SEP> 7,68 <SEP> <B>8,71.</B> <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP> !) Les trois produits envisagés ici à.
titre d'exemple en raison de leur température d'ex plosion et de leur puissance (caractérisée par l'accroissement de pression dû à l'explosion) fortement supérieures à celles de l'ammoniac, rendront celui-ci combustible et détonant lorsqu'ils lui seront mélangés en proportions eonvena.bles (voisines de 20%). <B>En</B> outre, et pour les mîmes raisons, la puissance du mo teur s'en trouvera améliorée, d'autant plus que ces corps ont:
des propriétés nettement indétonantes. Dans le cas de l'oxyde de méthyle, sa volatilité étant voisine de celle de l'ammo niac, il sera possible d'obtenir, si on le désire, le mélange gazeux convenable par simple dé tente du gaz qui surmonta le mélange liquide dans les bouteilles. Dans le cas de mono- et di- méthylamines, il sera préférable de le liquide lui-même dans un évaporateur afin d'obtenir un mélange gazeux de composition constante.
Il doit être, d'autre part, entendu que l'in vention s'applique d'une manière générale, c'est-à-dire aussi bien dans le cas de gaz pou vant être mélangés l'un à l'autre dans leur forme liquide, par exemple celui d'un gaz liquéfié dissous dans de l'ammoniaque liqué fié, que dans le cas où les gaz ou au moins l'un d'eux ne seraient pas liquéfiés, mais sim plement emmagasinés dans un récipient com mun aux deux, par exemple dans le cas de la dissolution de l'un des gaz dans l'autre gaz liquéfié, etc.
On pourra également utiliser avec avan tage, comme addition à l'ammoniac, de l'éthéroxyde d'éthyle, une éthylamine, ou un mélange le ces corps.
Le combustible peut être constitué en particulier par un mélange d'ammoniac et d'un dérivé gazeux ou très volatil de l'alcool méthylique ou de l'alcool éthy lique soluble dans l'ammoniac, tel qu'en particulier de l'oxyde de méthyle, ou de l'oxyde d'éthyle, de la mono- ou diméthyl- amine ou une éthylamine, ou un mélange de ces corps, le combustible constitué par l'am moniac mélangé à l'un ou plusieurs de ces corps d'addition étant alors susceptible de brûler dans l'air.
Comme corps d'addition à l'ammoniaque, on citera encore l'éthane en mélange avec une quantité convenable d'éther de pétrole, d'al cool 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 de plus servir de tiers solvant pour dissoudre l'éthane dans l'ammoniaque, ce que permet de réunir les trois gaz à l'état liquéfié dans la même bou teille et ce qui permet de n'utiliser qu'un seul détendeur.
A titre d'indication, on va donner ci- dessous les pouvoirs calorifiques et les tempé ratures de flamme de ces divers produits:
EMI0003.0010
Pouvoir <SEP> cal. <SEP> Température
<tb> (par <SEP> kilo) <SEP> inf. <SEP> de <SEP> flamme
<tb> Butane <SEP> 10.980 <SEP> e/k. <SEP> 1.958
<tb> Ammoniac <SEP> 4.490 <SEP> c/k. <SEP> 1.728
<tb> Ethane <SEP> 11.400 <SEP> e/k. <SEP> 1.940
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> 6.810 <SEP> c/k.
<SEP> 1.969
<tb> Méthane <SEP> 8.500 <SEP> c/ms <SEP> 1.892
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 8.044 <SEP> cims <SEP> 2.104
<tb> Acétylène <SEP> 18.500 <SEP> clm3 <SEP> 2.831
<tb> 11.010 <SEP> c Lorsqu'un mélange de corps tel que dé crit ci-dessus est formé dans un réservoir, en vue d'éviter qu'à mesure que l'on prélève du combustible -du réservoir la concentration du produit le moins volatil augmente dans le mélange, il est avantageux 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 volatilisa- tion.
En vue d'obtenir un mélange d'ammonia que et du gaz auxiliaire possédant un pouvoir calorifique volumétrique constant, quelles que soient les conditions de fonctionnement, il y a lieu de mélanger .ces .deux gaz en propor tions constantes sans que les variations -de débit @clu mélange aient d'influence sur les dites proportions.
Pratiquement, cette condition sera réalisée de préférence de la manière suivante: On peut partir -de -deux sources de gaz constituées en pratique par deux bouteilles dans lesquelles les deux gaz respectifs sont emmagasinés sous pression.
Bien entendu, l'un de ces deux gaz ou même les deux peu vent être enfermés à l'état liquide dans. la bouteille. Ils @se vaporisent alors à une pres sion correspondant à la tension de vapeur saturée 4u liquide à la température e@jstarlte et constituent par conséquent les sources de gaz sous pression mentionnées ci-dessus.
Les gaz sous pression sont détendus sépa rément de manière à être amenés tous deux à la même pression. Il est alors facile d'obte nir le mélange des deux gaz en proportions constantes, en admettant dans une chambre de mélange des volumes de gaz détendus cor respondant aux proportions voulues. En par ticulier, il suffit de choisir convenablement lMs sections des canalisations reliant les appa reils détendeurs à la chambre de mélange pour obtenir le résultat voulu.
Une fois le mélange des gaz obtenu dans les proportions souhaitées, on envoie ce mé- langedans un carburateur à gaz qui ineorpore la quantité d'air nécessaire pour provoquer l'explosion du tout.
Comme on l'a indiqué plus haut, lorsque l'ammoniaque et l'autre gaz peuvent être ob tenus à l'état liquide dans des conditions de température et de pression acceptables et lors que les liquides en question sont miscible, on peut emmagasiner les deux gaz liquéfiés dans un récipient commun en dosant les quan tités respectives de gaz liquéfiés suivant les proportions voulues. Mais pour que les va peurs qui se produisent dans le récipient par l'évaporation du mélange de liquides contien nent des proportions constantes des deux gaz, on les fait sortir de la bouteille par un tube plongeant dans le liquide de façon à faire sortir du liquide dont la vaporisation s'opère après la sortie de la bouteille, et dans la pro portion du mélange liquide. Il suffit alors d'employer un seul dé tendeur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois appareils pour la mise en rouvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 du dessin est une vue schéma tique, partie en coupe et partie en élévation, d'un appareil.
La fig. 2 est un schéma, d'installation d'un véhicule automobile.
La fig. 3 est un schéma d'une autre ins tallation.
Sur ces dessins, on a représenté, en 1, une houteille contenant de l'ammoniaque liquide et, en 2, nue bouteille contenant un gaz auxi liaire convenable, qu'on supposera, par exem ple, être du gaz d'éclairage éthanisé. Ces deux bouteilles sont reliées par des conduits 3 et 4 à des détendeurs 5 et 6. Le gaz ammoniac qui s'échappe de la bouteille 1 est à une pres sion constante (correspondant à la tension de vapeur de l'ammoniac liquéfié) tant qu'il reste de l'ammoniaque liquide dans cette bouteille. Le détendeur 5 a donc pour rôle d'abaisser la pression de ce gaz de cette valeur fixe jusqu'à une valeur donnée. Par contre, dans la, bouteille 2, la pression du gaz dé croît à mesure que la bouteille se vide.
Le détendeur 6 fait donc baiser la pression du gaz s'échappant de la bouteille 2 d'une valeur décroissante, par exemple (le 30 à 1 kilo. ou de ?00 à 1 kilo ,jusqu'à une valeur déterminée qui est la même pour la basse pression fournie par le détendeur 5.
Les olaz détendu: provenant des appareils 5 et 6 sont amenés à une chambre de mélange 7 par des canalisations 8 et 9 dont les sec tions correspondent au rapport des volumes des gaz à mélanger dans la chambre 7. On conçoit que, comme les --az fournis respecti vement par les détendeurs 5 et 6 sont à la même pression. les quantités de gaz qui se mélangent dans la chambre 7 sont proportion nelles aux sections des canalisations 8 et 9.
De cette manière, on obtient dans la cham bre 7 un mélange de gaz dont le pouvoir calo- rifique volumétrique est constant quel que soit le débit.
Ce mélan-e est alors amené au carbura teur à gaz 10 par la tuyauterie 11. On voit en 1? l'arrivée d'air à ce carburateur et en 13 la. commande du papillon des gaz.
Le fonctionnement de ce dispositif résulte suffisamment clairement de la description précédente pour rendre inutiles des explica tions complémentaires.
De préférence, les détendeurs seront ré glés de manière à abaisser la pression des gaz jusqu'à. une valeur légèrement inférieure à la- pression atmosphérique. 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,<B>ce</B> qui correspond à l'arrêt du moteur, les détendeurs ne débitent plus et les bouteilles de gaz com primé sont fermées par les clapets de ces dé tendeurs.
Dans des dispositifs du type qui vient d'être décrit en regard du dessin, la bouteille 1 contiendra pratiquement toujours de l'am moniac.
Par contre, la bouteille 2 pourra contenir l'un quelconque des gaz auxiliaires mention nés ci-dessus, ou même d'autres gaz qui n'ont pas été cités puisque l'énumération qui a été faite n'a été donnée qu'à titre d'exemple et n'a aucun caractère limitatif.
On constate que, dans ce cas, comme cha cun des gaz que l'on peut employer dans la bouteille 2 a un pouvoir calorifique différent, il y aura lieu de modifier la section de pas sage 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, com mandé de toute façon convenable, par exem ple par un flexible 15, actionné par une com mande 16 et passant dans une gaine 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 contenu dans la bouteille 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.
La fig. 2 représente, à titre d'exemple, le schéma d'équipement d'une voiture automo bile par emploi de l'ammoniac avec addition d'un gaz comprimé constituant le gaz auxi liaire dont il a été question ci-dessus.
On voit en 2a, 2b, 2e, 2d les bouteilles qui contiennent le gaz comprimé en question, en 20 la soupape d'arrivée, en 21 le robinet d'ar rêt du circuit des gaz provenant de ces bou teilles; 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 respectivement le remplissage des bouteilles à l'allure rapide ou à l'allure nor male. Un manomètre 25 est également relié au distributeur d'une façon constante avec interposition d'un robinet 26.
La bouteille 1 est également reliée par la canalisation 3 au détendeur 5; les deux détendeurs 5 et 6 abou tissent, comme décrit ci-dessus, par les cana lisations 8 et 9, à la chambre de mélange 7. Le carburateur-mélangeur 10 est alimenté en mélange gazeux par cette chambre de mé lange à travers la tuyauterie 11 et fournit le mélange détonant au moteur 30 dont on voit le collecteur d'admission en 31 et l'accéléra teur en 32.
On peut, de la manière usuelle, prévoir un carburateur à essence 33 qui peut être substitué de toute façon convenable au carbu- rateur à gaz et qui, notamment, par le moyen ,d'un robinet à trois voies maneeuvré depuis le tablier de la voiture, permet de marcher soit à l'essence, soit au mélange gazeux.
En prenant le cas de l'ammoniac et d'un des produits décrits ci-dessus (par exemple oxyde de méthyle), qui est miscible à l'état liquide avec l'ammoniac pour -donner une va peur combustible produisant avec l'air un mélange détonant, on emploiera,de préférence le dispositif représenté sur la fig. 3.
Ce dispositif comprend, placés par exem ple sur une voiture dont il s'agit d'assurer la traction, deux bouteilles horizontales 41 et 42, symétriques par rapport à un raccord double, .43, en forme de 1'. Ce raccord 43 porte sur chaque branche un robinet 44 ou 45 pour permettre de mettre successivement chacune des :deux bouteilles (que la tension .de vapeur des produits emmagasinés met sous pression) en communication commune :de sortie 46.
Cela permet notamment, et sans arrêter le moteur, de brancher successivement ,sur la ca nalisation 46 les bouteilles pleines que l'on peut avoir en réserve et qui viendront rem placer les bouteilles. dont la provision de liquide, puis de gaz sera épuisée. Les deux bouteilles contiennent un mélange liquide composé de 8051o' d'ammoniac et de 20 d'éther méthylique.
Do 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 de la bouteille, ('extrémité de l'un des tubes, 50, étant tournée vers le bas dans l'une des bou teilles, à savoir 42, et plongeant par consé quent dans le liquide, tandis que l'extrémité de l'autre tube, 49, est tournée vers le haut et plonge par conséquent dans la vapeur pré sente dans la bouteille 41.
Da marche normale de la voiture se fera au moyen de la première bouteille, 42, qui permet d'envoyer le mélange à l'état liquide dans la canalisation de sortie 46. Cette cara- lisation est prolongée par un tube 51 affec tant la forme d'un serpentin, qui est chauffé par le pot d'échappement 52, avant de con tinuer jusqu'à arriver au détendeur 53, dans lequel le carburant arrivera à l'état de va peur chaude, ne risquant pas de produire de rosée.
Pour les départs par temps froids, et en attendant que le pot d'échappement chauffe suffisamment le liquide pour compenser le froid produit par son évaporation et ainsi que par la, détentede sa vapeur, on chauffe élec trique menu par une résistance 54 (dont la consommation sera de 100 watts par exemple, c'est-à-dire égale à celle des phares) une partie rectiligne 55 de la canalisation qui est comprise entre le pot d'échappement et le détendeur.
De pus, par temps très froid par exemple, on pourra avantageusement dissou dre de l'éthane dans l'oxyde de méthyle, puis assurer les premiers départs à froid par de la vapeur au moyen de la seconde bouteille, 41, cette vapeur étant un peu plus riche en car bures que le mélange liquide, et permettant un départ instantané, la dépense en électri cité étant d'autant plus efficace qu'elle n'aura pas à compenser le froid de la vaporisation du liquide. Cette dépense d'électricité sera même inutile en été sur la canalisation rectiligne de vapeur, et on pourrait la rendre inutile en hiver si l'éthane était dissous en quantité suf fisante.