MC521A1 - Appareillage pour rationaliser l'alimentation et la combustion dans une machine thermique - Google Patents

Description

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BREVET d*INVENTION

APPAREILLAGE POUR RATIONALISER L"ALIMENTATION ET LA COMBUSTION DANS UNE MACHINE THERMIQUE

Consortium de Licences Industrielles Nouvelles S.A. Le Tour de Pellz (Vaud, Suisse)

La présente invention concerne un appareillage pour rationaliser l'alimentation et la combustion dans une machina thermique utilisant un mélange de combustible et de comburant air. Elle vise plus spécialement, parce que c'est en leur cas 5 que son application semble devoir offrir le plus d'intérêt,

mais non exclusivement parmi les engins à oombustion à alimen tation par carburation ou par injeotion, les moteurs à oombus tion interne, turbines et bruleura.

Elle consiste principalement en un dispositif homo

»

10 généisateur permettant l'emploi du mélange d'eau et d'un combustible liquide ou' semi-liquide dont l'utilisation n'engendr aucun dommage à la partie mécanique d'un engin. Ce dispositif homogénéisateur ne traite à la fois que les quantités minimal wt

H

la fig. 3°

La figure 5 est une variante du dispositif de la fig. 3.

La figure 6 est une coupe par la ligne 6-6 de la

5 fig. 5.

Le figure 7 est une vue semblable à la fig. 3 d'une autre variante.

Les figures 8 et' 9 sont des vues en plan de détails de la fig. 7.

10 La figure 10 est une vue en coupe d'une autre va riante du dispositif homogénéisateur.

La figure 11 est une vue en élévation partiellemen-en coupe d'une variante de la fig. 10.

La figure 12 est une coupe par la ligne 12-12 de i

15 la fig0 11.

Dans la forme d'exécution représentée à la figol, l'appareillage pour rationaliser l'alimentation et la combustion dans un moteur à combustion interne "à carburateur" comprend un réservoir d'eau 1 qui doit être monté au-dessus d'un 20 dispositif homogénéisateur H mais pas nécessairement au-dessu du carburateur comme représenté. L'eau sort du réservoir 1 pa gravité à travers une crépine 2 munie d'un filtre 3 et reliée à une vanne électromagnétique 4- commandant le débit d'eau. Un flotteur, 5 est monté basculant à l'intérieur du réservoir et 25 sert à fermer le circuit oomportant un dispositif avertisseur lorsqu'il est dans sa position horizontale en contact avec l'extrémité métallique 6 de la crépine 2, c'est à dire lorsqu le réservoir est vide.

En variante de la forme représentée, le réservoir 30 d'eau 1 peut être placé à un niveau inférieur à celui du dispositif homogénéisateur H. Une pompe d'alimentation compense en ce cas l'écoulement par gravité décrit oi-dessus.

Un raccord 7 relie directement le réservoir 1 à la

vanne électromagnétique 4 et est peroé axialement d'un trou calibré 8 dont la sortie peut comporter une pastille perforée 9. La vanne électromagnétique 4 comprend un piston 10 commandant le débit d'eau et actionné par la mise en contact du mo-5 teur.

Une conduite 11 amène l'eau sortant de la vanne 4 dans un raocord comprenant un cylindre taraudé 12 à l'intérie duquel est vissée une pièce 13 munie d'un pointeau 14 commandant la sortie de l'eau à travers un orifice 15. Un écrou lb 10 retient la pièce 13 avec interposition d'un joint d'étanchéi-té 17o

L'eau sortant du raccord à pointeau passe dans une conduite 18 et arrive à une pièce deN jonction 19 reliée à une conduite 20 d'amenée de combustible, à une conduite 21 de con 15 bustible en excès comme il.sera décrit plus loin et à une cor duite 22 de départ pour le mëlange combustible-eau. La coniul te 22 aboutit au dispositif homogénéisateur H par des raccorc orientables 23, 23* et le mélange homogénéisé ressort à travers le raccord 24 et svéooùle dans une conduite 25 reliée ai

20 porte-gicleur 26 monté sur le carburateur schématisé en 0.

«

Oe porte-gicleur 26 est d'une construction particulière par le fait qu'il comporte un corps tubulaire central ; vissé dans l'emplacement 28 du porte-gicleur habituel du carburateur, et portant à son extrémité libre un gicleur 29 dé-25 bouchant dans la canalisation d'admission d'air 30. Une vis creuse 31 perforée longitudinalement reçoit axialement le mé' lange homogénéisé de la conduite 25 et présente un passage radial 32 communiquant avec la conduite 21 par un raccord orientable 33 pour éliminer du mélange en excès lorsque celu

30 ci n'a pas été utilisé par le moteur,, Le combustible provena

#

de la cuve à niveau constant du carburateur 0 passe dans la chambre 34 entourant le corps tubulaire 27 st où il s'écoule dans des rainures oirconférentielles inclinées ou droites,

ménagées dans un disque intermédiaire 35 avant de passer dans un raccord orientable 36 communiquant aveo la oonduite 20.

Le combustible est extrait à partir du réservoir de combustible 37 au moyen d'une pompe 38 pour l'amener dans la 5 cuve à niveau constant du oarburateur 0. A l'arrlrt, cette pompe 38 joue le rôle de clapet empêchant le combustible de revenir dans le réservoir.

Le fonctionnement de l'appareillage décrit est le suivant s

10 Lorsque le moteur à alimenter est mis en marche, le oontact déclenche simultanément la vanne électromagnétique 4 ' qui ouvre le passage pour l'eau dans la conduite 11. L'eau traverse ensuite le raccord à pointeau 14 pour arriver dosée suivant une quantité correspondant au besoin immédiat du moteur ei 15 fonction du but recherché dans la pièce de jonction 19 où elle se mélange avec le combustible provenant de la ouve à niveau constant du carburateur 0 par la conduite 20. Le mélange ainsi formé s'écoule dans la conduite 22 et arrive dans 1'homogénéisateur H dont les principaux types seront décrits plus loin et 20 qui est entraîné par le moteur électrique M coaxial ou par une transmission mécanique. Le mélange homogénéisé passe alors dan la oonduite 25 et arrive au gicleur 29 où il est pulvérisé dan le courant d'air aspiré dans la canalisation d'admission 30o

Une buse 30A de construction particulière par le fai 25 qu'elle comprend intérieurement des fraisages obligues ou héli cëïdaux 30B se terminant par un fraisage annulaire horizontal 300, remplace la buse habituellement utilisée, de façon à fair pénétrer l'air en tourbillon dès son entrée dans la canalisati

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d'admission 30, puis à assurer un meilleur brassage de cet air 30 et du mélange homogénéisé pulvérisé, en oréant, par le fraisag annulaire horizontal, une turbulence convergeant vers le centx de diffusion,,

/

Des moyens, non représentés, sont en outre prévus pour mettre en ou hors service l'appareillage décrit indépendamment de la marche du moteur sur lequel il est monté. Ces moyens peuvent comprend?e un interrupteur à clé, monté sur 1» 5 tableau de bord et pouvant être manoeuvré à volonté depuis l'intérieur du véhicule. On pourrait, d'autre part, incorpor» un dispositif de chauffage de l'eau pour éviter que celle-ci ne gèle, par exemple, dans le réservoir 1.

Loré de l'arrêt du moteur, la circulation d'eau es* 10 interrompue et celle qui est contenue danslla conduite 25 retombe par gravité dans le dispositif H pour y subir une nouvelle homogénéisation lors du prochain démarrage„

Le mélange homogénéisé en excès à l'arrêt revient par gravité dans la conduite 21 et est ainsi éliminé du port» 15 gicleur 2b pour repasser dans le dispositif H au cours du cycle suivant. Pendant la marohe, le mélange homogénéisé peut être également an excès. Dans ce cas, il est automatiquement remis en circuit en passant dans la conduite 21 pour être ramené au dispositif H.

20 Dans la variante de l'appareillage représenté h la fig. 2, les mêmes signes de références désignent les mêmes organes que dans la fig. 1, Cet appareillage est utilisé sur un moteur Diesel comprenant une pompe à injection 40 reoevan-

*

le mélange homogénéisé en H par une conduite 41 et un raccorc 25 orientable 42„

Le mélange homogénéisé en excédent sort de la po»-pe à injection 40 par un clapet de décharge taré 43 prolongé par une conduite 431 et arrive au fond d'une cuve 44 par un tube plongeur 45. Une tubulure 46 de retour d8injection est 30 branohée sur la conduite 43' pour la récupération du mélange non utilisé. Une oonduite 47 relie le fond de la cuve 44 à l'aspiration de la pompe d'alimentation 38' par un racoord ei T 53 branohé sur la oonduite 52, et la partie supérieure de

la cuve 44 comporte un filtre 48 disposé vers une sortie de trop-plein 49 pour évaouer le combustible séparé de l'eau et le ramener au réservoir 37 par une conduite 50. Dans oet appareillage le raccord à pointeau 12 est disposé entre la vanne 4 et l'aspiration de la pompe d'alimentation 38' du combustible par l'intermédiaire d'un raocord en T 51 et d'une oonduite 52a

Le dispositif homogénéisateur utilisé dans l'appareil lage déorit peut être de différents types fonctionnant, par mode méoanique, électrique ou ultrasonique* La figure 3 montre un homogénéisateur mécanique comprenant un rotor enfermé dans un carter 54 et fixé sur un arbre 55 pouvant être entrainé par une poulie 56 à oourroie trapézoïdale pour une transmission mécanique. Cet arbre pourrait également être acoouplé directement à un moteur électrique. Ce rotor comporte un disque supérieur 57 dans lequel sont ménagées des cellules axiales 58 et un disque inférieur 57" semblables, ces disques étant disposés de part et d5autre d'un disque fixe 59 (fig»4) perforé et dont les perforations 60 correspondent aux cellules 58, 58® des disques du rotor. La partie inférieure du carter est fermée par un fond 61 percé centraisment pour laisser passer l'arbre 55 monté sur un palier à billes 62. Une garniture d'étanohéité 63 est en outre montée entre le rotor et le palier à billes '62. L'autre extrémité de l'arbre 55 est semblablement montée dans un palier à billes 62! et l'étanchéité est également assurée par Une garniture 63" semblable à la garniture 63<> Un couvercle 64 respectivement 64v est emboité et fixé par des vis dans les fonds 61, 61{ du carter pour retenir les paliers à billes.

d'entrée 65 du mélange oombustible-eau et respectivement de sortie 65® du mélange homogénéisé* Le mélange entrant en 65 passe entre les disques 57» 57* du rotor à travers le disque perforé 59 étant ainsi homogénéisé par la rotation rapide du rotor.

Les fonds 61 et 61' sont percés chacun d'un orifice

V

Le dispositif homogénéisateur représenté à la fig. travaille par ultrasons obtenus mécaniquement. Il comprend un corps cylindrique 66 présentant une plaque supérieure 67 munii d'une entrée verticale centrale 68 du mélange combustible-eau 5 et une sortie latérale orlzontale 69 dans la partie inférieur du corps cylindrique pour le mélange homogénéisé. Une cloison 70 solidaire du corps cylindrique 66 délimite une chambre entre elle et la plaque supérieure 67. Un rotor 71 est monté.en bout d'arbre 72 dans ladite chambre et comporte un disque pré 10 sentant sur chaque face .des oellules axiales 73, 73% de profondeur égale au diamètre, destinées à venir en regard de cel Iules 74- semblables toénagées dans la plaque supérieure 67 et dans la cloison intermédiaire 70. Le disque rotor 71 est perc de trous 75 le traversant de part en part pour la circulation 15 du mélange combustible-eau et la cloison 70 présente en plus des cellules 74" des perforations 76 pour le passage du mélan ge homogénéisé dans la partie inférieure du corps cylindrique 66 communiquant avec la sortie 69» Dans ce cas, l'homogénéisa tion est obteniis, par des ultrasons produits par les cellules 2B du rotor tournant par rapport aux cellules des plaques supérieure et inférieuren L'arbre 72 du rotor peut etre accouplé directement à un moteur électrique M, ou pourrait être entrai né par 'une transmission mécanique.

La figure 6 montre la oloison 70 vue en plan avec 25 les cellules 74* et les perforations 76 dont celles à la périphérie ont un plus grand diamètre.

Le dispositif homogénéisateur représenté à la fig.7 comprend un.corps cylindrique 77 à l'intérieur duquel est monté un rotor 78 solidaire d'un arbre 79 tourilloné dans 30 une plaque supérieure 80 par l'intermédiaire d 'un palier à billes 81 fixé sur la plaque 80 au moyen d'un couvercle 82 maintenu par des vis. La faoe supérieure du rotor 78 présente des cellules axiales 83 de profondeur égale au diamètre cor-

■ u refrpondant à des eellules 94 identiques ménagées dans une oloison intermédiaire 85 fixe par rapport au oorps cylindriqu 77 et dont la partie centrale est percée pour laisser passer l'arbre 79 du rotor de même que le mélange homogénéisé sor-

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tant par un orifice 86. Des trous 87 traversent le rotor pour le passage du mélange combustible-eau et la face inférieure de ce rotor 73» dont l'axe forme un cone disperseur 79 S présente des saillies axiales 88 disoosées suivant des anneaux concentrique s et destinés à s'engager entre les parties fraisées 89 correspondantes d'un fond 90 solidaire du oorps cylindrique 77. Ce fond 90 est percé centralement en 91 pour l'entrée du mélange combustible-eau.

Le fonotionnement de ce dispositif homogénéisateur est le suivant : le mélange combustible-eau S'écoule entre le rotor 78 et le fond 90 où il subit une première homogénéisation méoanique produite par les saillies axiales 88 du rotor et 89® du fond respectivement, puis le mélange traverse les perforations 87 et est homogénéisé de façon plus complète par ultrasons entre les cellules 83 et 84 respectivement avant de s'écouler par l'orifice de sortie 36»

La face inférieure du rotor 78 est représentée en plan à la fig* 8. La face supérieure du couvercle 90 est représentée en plan à la fig. 9„

Le dispositif d'homogénéisation représenté à la fig. 10~comprend un corps 92" dans lequel est amenagée une chambre 94® perforée latéralement pour recevoir une vis creus* et un ràocord orientable 105 pour la conduite d'arrivée 10C du mélange combustible-eau préalablement dosée par le régulateur de débit 1-2 de la fig. 1, et une perforation axiale supérieure également munie d'un raccord orientable 98( pour la conduite de sortie 99® du mélange homogénéisé. L'émulsion se fait par ultrasons de provenance électrique pouvant être émis à partir d'un triplet piezo-éleotrique 102 monté au fond de 1

Vfi

Claims (3)

1. trasonique méoanique, magnétostrictif, piezo-éleotrique ou à titanate de barym ou aloalino-terreux.

   -RESUME-

   Appareillage permettant, par l'emploi d'une émulsior composée d'eau et d5un combustible liquide ou semi-liquide, d< rationaliser 1!alimentation et la oombustion dans une machine thermique utilisant un mélange combustible-air, notamment dan: un moteur à combustion interne, une turbine ou un bruleur, visant surtout à améliorer la combustion pour produire des gaz brûlés épurés de toxicité, notamment d'oxyde de carbone, et d< noirceur, tout en utilisant indifféremment, en l'état ou avec addition de produits lubrifiants ou autres, de l*huile minérale brute, ses dérivés dé distillation ou de raffinage, ou de l'huile végétale, et en pouvant soit engendrer une surpuissance, soit réaliser un rationnement efficient de la consommation ainsi qu'à apporter des perfectionnements spécifiques à la partie mécanique des engins sur lesquels cet appareillage est simplement accouplé et ne nécessite aucune transformation.

   Il se oaractérise en ce qu'il comprend l'assemblage

   I - D'un dispositif homogénéisateur traitant seules les quantités minimales, constamment renouvelées, de liquides à mélanger correspondant aux volumes aspirés à l'admissio: en fonction des besoins propres à chaque engin à combustion. Constitué par des éléments miniaturisés dont le fonctionnement ne dégage pas de chaleur préjudiciable à l'alimentation du combustible, ce dispositif homogénéisateur, dont le corps peut être incorporé à un carter-moteu: comporte un mode d'homogénéisation principalement réalisé isolément ou en combinaison entre eux, par des moyens mécaniques, éleotrique ou ultrasoniquës, notamment par

   IJ

   émetteurs méoanique e, magnétostrictif a, piézoélectriques, .à titanate de "barym ou alcalino-terreux. Il peut, suivant son type, être soit entraîné par transmission mécanique, soit aooouplé à un moteur électrique, soit, 5 particulièrement pour le s«types ultrasoniques à émetteurs

   électriques, être alimentés en courant par un générateur

   *■

   haute-fréquence, indépendant ou incorporé au dispositif homogénéisateur, qui peut lui-même être équipé, isolément ou en combinaison mixte, de tubes radio ou transis-10 torisé.

   II - D'un réservoir d'eau, pouvant recevoir un équipement complémentaire composé, en tout ou partie, d'une crépine

   «

   avec filtre, d'un dispositif de contrôle de contenu avec une vanne de sortie dçeau pour la mise en' ou hors servi-15 ce de l'appareillage commandés, indépendamment de la marche de l'engin, à partir du tableau de bord, d'une pompe d'alimentation et éventuellement d'un réchauffeur' de liquide.

   III - Des moyens de régulation constante du débit d'eau, 20 appropriée au résultat recherché, destinée à être mélangée au combustible, constitués principalement par un raccord à pointeau d'étranglement.

   IV - Des moyens pour amener au dispositif homogénéisateur l'eau dosée par lesdits moyens de régulation, le com-25 bustible et l'excès d'alimentation du mélange homogénéisé

   récupéré pour son réemploi { ainsi que des moyens pour amener le mélange homogénéisé du dispositif homogénéisateur au conduit central d'admission ou à la pompe d'injection ; constitués notamment :

   30 1) par un raccord de jonction présentant cette triple arrivée ;

   et plus particulièrement :

   vf-

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   10

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2. 2) pour les engins "à alimentation par oarburation" : a) par un porte-gicleur bi-alimenteur oomportant d'une part un écoulement du combustible extrait de la cuve à niveau oonstant du oarburateur pour le conduire, par l'intermédiaire dudit raccord de jonction, au dispositif homogénéisateur, et

   1 d'autre part l'arrivée du mélange homogénéisé,

   dont l'excès d'alimentation est repris en by-pase par un raocord orientable avant qu'il n'aboutisse au gicleur principal de marche j b) et par une buse à paroi intérieure fraisée hélioo": dalement et annulairement à sa base, assurant un meilleur brassage du mélange homogénéisé pulvérisé dans ltair comburant.
3. 3) pour les engins "à alimentation j>ar injection" :

   par line ouve particulière dans laquelle un tube plongeur canalise la récupération des exoès d'alimentatio] de mélange homogénéisé provenant du clapet de décharge de la pompe et des retours d'injection pour leur* réemploi distinot après séparation "des liquides par filtrage,, i o'vC IA-Q-C «--o VJ-«-

   Quatorze feuillets

   Oonsortium de licences Industrielles Nouvelles SA

   L'Administrateur-Délégué :