Carburateur La présente invention a pour objet un carbura teur par exemple pour un moteur à combustion in terne, une turbine ou un brûleur.
Cet appareillage se distingue par le fait qu'il com prend un réservoir d'eau, un filtre pour l'eau sor tant du réservoir, un dispositif pour commander la sortie d'eau du réservoir, un régulateur du débit d'eau destinée à être mélangée au combustible em ployé, une conduite amenant le combustible et l'eau à un dispositif homogénéisateur, une conduite amenant le mélange homogénéisé à un conduit central d'ad mission, ainsi qu'une conduite récupérant l'excès du mélange homogénéisé et le ramenant au dispositif homogénéisateur pour. son réemploi.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de la présente in vention.
La fig. 1 est une vue schématique partiellement en coupe de cette forme d'exécution.
La fig. la est une vue en plan d'un détail de la fig. 1.
La fig. 2 est une vue analogue à la fig. 1 d'une variante.
La fig. 3 est une coupe axiale d'un dispositif homogénéisateur faisant partie du carburateur.
La fig. 4 est une vue partielle d'un détail de la fig. 3.
La fig. 5 est une variante du dispositif de la fig. 3.
La fig. 6 est une coupe par la ligne 6-6 de la fig. 5.
La fig. 7 est une vue semblable à la fig. 3 d'une autre variante.
Les fig. 8 et 9 sont des vues en plan de détails -de la fig. 7. La fig. 10 est une vue en coupe d'une autre variante du dispositif homogénéisateur.
La fig. 11 est une vue en élévation partiellement en coupe d'une variante de la fig. 10.
La fig. 12 est une coupe par la ligne 12-12 de la fig. 11.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, le carburateur comprend un réservoir d'eau 1 qui doit être monté au-dessus d'un dispositif homo- généisateur H mais pas nécessairement au-dessus du carburateur comme représenté. L'eau sort du réser voir 1 par gravité à travers une crépine 2 munie d'un filtre 3 et reliée à une vanne électromagnétique 4 commandant le débit de l'eau.
Un flotteur 5 est monté basculant à l'intérieur du réservoir et sert à fermer un circuit comportant un dispositif aver tisseur lorsqu'il est dans sa position horizontale en contact avec l'extrémité métallique 6 de la crépine 2, c'est-à-dire lorsque le réservoir est vide.
Un racord 7 relie directement le réservoir 1 à la vanne électromagnétique 4 et est percé axialement d'un trou calibré 8 dont la sortie comporte une pas tille perforée 9.
La vanne électromagnétique 4 comprend un pis ton 10 commandant le débit d'eau et actionné par la mise en contact du moteur.
Une conduite 11 amène l'eau sortant de la vanne 4 dans un raccord comprenant un cylindre taraudé 12 à l'intérieur duquel est vissée une pièce 13 munie d'un pointeau 14 commandant la sortie de l'eau à travers un orifice 15. Un écrou 16 retient la pièce 13 avec interposition d'un joint d'étanchéité 17.
L'eau sortant du raccord à pointeau passe dans une conduite 18 et arrive à une pièce de jonction 19 reliée à une conduite 20 d'amenée de combustible, à une conduite 21 de combustible en excès comme il sera décrit plus loin et à une conduite 22 de départ pour le mélange combustible-eau. La conduite 22 aboutit au dispositif homogénéisateur H par des rac cords orientables 23, 23' et le mélange homogénéisé ressort à travers le raccord 24 et s'écoule dans une conduite 25 reliée au porte-gicleur 26 monté sur le carburateur schématisé en C.
Ce porte-gicleur 26 est d'une construction par ticulière par le fait qu'il comporte un corps tubulaire central 27 vissé dans l'emplacement 28 du porte- gicleur habituel du carburateur, et portant à son ex trémité libre un gicleur 29 débouchant dans la ca nalisation 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 racord orientable 33 pour éliminer du mé lange en excès lorsque celui-ci n'a pas été utilisé par le moteur.
Le combustible provenant de la cuve à niveau constant du carburateur C passe dans la chambre 34 entourant le corps tubulaire 27 et où il s'écoule dans des rainures circonférentielles inclinées ou droites, ménagées dans un disque intermédiaire 35 avant de passer dans un raccord orientable 36 communiquant avec la conduite 20.
Le combustible est extrait à partir du réservoir de combustible 37 au moyen d'une pompe 38 pour l'amener dans la cuve à niveau constant du carbura teur C. A l'arrêt, cette pompe 38 joue le rôle de clapet empêchant le combustible de revenir dans le réservoir.
Le fonctionnement du carburateur décrit est le suivant Lorsque le moteur à alimenter est mis en marche, le contact déclenche simultanément la vanne électro magnétique 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 dans la pièce de jonction 19 où elle se mélange avec le combustible provenant de la cuve à niveau constant du carburateur C par la conduite 20.
Le mélange ainsi formé s'écoule dans la conduite 22 et arrive dans l'homogénéisateur H dont les principaux types seront décrits plus loin et qui est entraîné par le mo teur électrique M coaxial ou par une transmission mécanique. Le mélange homogénéisé passe alors dans la conduite 25 et arrive au gicleur 29 où il est pulvérisé dans le courant d'air aspiré dans la canali sation d'admission 30.
Une buse 30A de construction particulière par le fait qu'elle comprend intérieurement des fraisages obliques ou hélicoïdaux 30B se terminant par un fraisage annulaire horizontal 30C, remplace la buse habituellement utilisée, de façon à faire pénétrer l'air en tourbillon dès son entrée dans la canalisation d'admission 30, puis à assurer un meilleur brassage de cet air et du mélange homogénéisé pulvérisé, en créant, par le fraisage annulaire horizontal, une tur bulence convergeant vers le centre de diffusion.
Des moyens, non représentés, sont en outre pré vus pour mettre en ou hors service le carburateur décrit indépendamment de la marche du moteur sur lequel il est monté. Ces moyens peuvent comprendre un interrupteur à clé, monté sur le tableau de bord et pouvant être manaeuvré à volonté depuis l'inté rieur du véhicule. On pourrait, d'autre part, incor porer un dispositif de chauffage de l'eau pour éviter que celle-ci ne gèle, par exemple, dans le réservoir 1 ; ainsi qu'un dispositif d'alimentation par pompe, dans le cas d'utilisation d'un réservoir d'eau de grande capacité placé en contrebas du dispositif homo- généisateur.
Lors de l'arrêt du moteur, la circulation d'eau est interrompue et celle qui est contenue dans la 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 re vient par gravité dans la conduite 21 et est ainsi éliminé du porte-gicleur 26 pour repasser dans le dis positif H au cours du cycle suivant. Pendant la mar che, le mélange homogénéisé peut également être en excès. Dans ce cas, il est automatiquement remis en circuit en passant dans la conduite 21 pour être ra mené au dispositif H.
Au cours d'essais effectués sur un moteur d'auto mobile, il a été constaté qu'en particulier la teneur en CO des gaz d'échappement du moteur était consi dérablement diminuée. Les résultats suivants ont été contrôlés par le Laboratoire Fédéral et consignés en son procès-verbal référencé EMPA No 24166 du 6 mai 1964
EMI0002.0030
Teneur <SEP> des <SEP> gaz
<tb> Temps <SEP> de <SEP> mesure <SEP> d'échappement <SEP> Indice <SEP> de <SEP> noircissement
<tb> en <SEP> minutes <SEP> en <SEP> monoxyde <SEP> de <SEP> (BOSCH)
<tb> carbone
<tb> o/o <SEP> d.
<SEP> v.
<tb> <I>Essai <SEP> 2 <SEP> / <SEP> épurateur <SEP> enclenché</I>
<tb> 0 <SEP> début <SEP> de <SEP> l'essai
<tb> 0,5 <SEP> 0,5 <SEP> inférieur <SEP> à <SEP> 0,5
<tb> 1,0 <SEP> 0,5 <SEP> inférieur <SEP> à <SEP> 0,5
<tb> 2,0 <SEP> 0,5 <SEP> inférieur <SEP> à <SEP> 0,5
<tb> 3,0 <SEP> 0,5 <SEP> inférieur <SEP> à <SEP> 0,5
<tb> 3,0 <SEP> fin <SEP> de <SEP> l'essai
EMI0003.0001
Teneur <SEP> des <SEP> gaz
<tb> d'échappement <SEP> Indice <SEP> de <SEP> noircissement
<tb> Temps <SEP> de <SEP> mesure <SEP> en <SEP> minutes <SEP> en <SEP> monoxyde <SEP> de <SEP> (BOSCH)
<tb> carbone
<tb> '/o <SEP> d.
<SEP> v.
<tb> <I>Essai <SEP> 3 <SEP> / <SEP> épurateur <SEP> déclenché</I>
<tb> 0 <SEP> début <SEP> de <SEP> l'essai
<tb> 0,5 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 8 <SEP> 1
<tb> 1,0 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 8 <SEP> 1,5
<tb> 2,0 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 8 <SEP> 2
<tb> 3,0 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 8 <SEP> 2
<tb> 3,0 <SEP> fin <SEP> de <SEP> l'essai L'appareil utilisé pour ces essais a été désigné dans le rapport ci-dessus par cc épurateur des gaz d'échappement , aucun renseignement n'ayant été donné quant au montage et au mode de fonctionne ment de l'appareillage.
Dans la variante du carburateur représenté à la fig. 2, les mêmes signes de référence désignent les mêmes organes que dans la fig. 1. Ce carburateur est utilisé sur un moteur Diesel comprenant une pompe à injection 40 recevant le mélange homogé néisé en H par une conduite 41 et un raccord orien table 42.
Le mélange homogénéisé en excédent sort de la pompe à injection 40 par un clapet de décharge taré 43 prolongé par une conduite 43' et arrive au fond d'une cuve 44 par un tube plongeur 45. Une tubu lure 46 de retour d'injection est branchée sur la conduite 43' pour la récupération du mélange non utilisé. Une conduite 47 relie le fond de la cuve 44 à l'aspiration de la pompe d'alimentation 38' par un raccord en T 53 branché sur la conduite 52, et la partie supérieure de la cuve 44 comporte un filtre 48 disposé vers une sortie de trop-plein 49 pour évacuer le combustible séparé de l'eau et le ramener au réser voir 37 par une conduite 50. Le raccord à pointeau 12 est disposé entre la vanne 4 et l'aspiration de la pompe d'alimentation 38' du combustible par l'inter médiaire d'un raccord en T 51 et une conduite 52.
Le dispositif homogénéisateur peut être de dif férents types fonctionnant par mode mécanique, électrique ou ultrasonique. La fig. 3 montre un homo- généisateur mécanique comprenant un rotor enfermé dans un carter 54 et fixé sur un arbre 55 pouvant être entraîné par une poulie 56 à courroie trapézoï dale pour une transmission mécanique. Cet arbre pourrait également être accouplé directement à un moteur électrique.
Ce rotor comporte un disque su périeur 57 dans lequel sont ménagées des cellules axiales 58 et un disque inférieur 57' semblables, ces disques étant disposés de part et d'autre 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 centralement pour laisser passer l'arbre 55 monté sur un palier à billes<B>61</B> Une gar- niture d'étanchéité 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 64' est emboîté et fixé par des vis dans les fonds 61, 61' du carter pour retenir les paliers à billes.
Les fonds 61 et 61' sont percés chacun d'un ori fice d'entrée 65 du mélange combustible-eau et res pectivement 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.
Le dispositif homogénéisateur représenté à la fia. 5 travaille par ultrasons obtenus mécaniquement. Il comprend un corps cylindrique 66 présentant une plaque supérieure 67 munie d'une entrée verticale centrale 68 du mélange combustible-eau et une sortie latérale horizontale 69 dans la partie inférieure 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 la dite chambre et comporte un disque présentant sur chaque face des cellules axiales 73, 73', de profon deur égale au diamètre, destinées à venir en regard de cellules 74 semblables ménagées dans la plaque supérieure 67 et dans la cloison intermédiaire 70. Le disque rotor 71 est percé de trous 75 le traversant de part en part pour la circulation du mélange com- bustible-eau et la cloison 70 présente en plus des cellules 74' des perforations 76 pour le passage du mélange homogénéisé dans la partie inférieure du corps cylindrique 66 communiquant avec la sortie 69.
Dans ce cas, l'homogénéisation est obtenue par des ultrasons produits par les cellules du rotor tour nant par rapport aux cellules des plaques supérieure et inférieure. L'arbre 72 du rotor peut être accouplé directement à un moteur électrique M, ou pourrait être entraîné par une transmission mécanique.
La fig. 6 montre la cloison 70 vue en plan avec 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 tourillonné dans une plaque supérieure 80 par l'inter médiaire d'un palier à billes 81 fixé sur la plaque 80 au moyen d'un couvercle 82 maintenu par des vis.
La face supérieure du rotor 78 présente des cellules axiales 83 de profondeur égale au diamètre corres pondant à des cellules 84 identiques ménagées dans une cloison intermédiaire 85 fixe par rapport au corps cylindrique 77 et dont la partie centrale est percée pour laisser passer l'arbre 79 du rotor de même que le mélange homogénéisé sortant par un orifice 86. Des trous 87 traversent le rotor pour le passage du mélange combustible-eau et la face in férieure de ce rotor 78, dont l'axe forme un cône disperseur 79', présente des saillies axiales 88 dis posées suivant des anneaux concentriques et destinées à s'engager entre les parties fraisées 89 correspon dantes d'un fond 90 solidaire du corps cylindrique 77.
Ce fond 90 est percé centralement en 91 pour l'en trée du mélange combustible-eau.
Le fonctionnement de ce dispositif homogénéisa- teur est le suivant: le mélange combustible-eau s'écoule entre le rotor 78 et le fond 90 où il subit une première homogénéisation mécanique produite par les saillies axiales 88 du rotor et 89' du fond respectivement, puis le mélange traverse les perfora tions 87 et est homogénéisé de façon plus complète par ultrasons entre les cellules 83 et 84 respective ment avant de s'écouler par l'orifice de sortie 86.
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 amé nagée une chambre 94' perforée latéralement pour recevoir une vis creuse et un raccord orientable 105 pour la conduite d'arrivée 106 du mélange combus- tible-eau préalablement dosé par le régulateur de débit 12 de la fig. 1, et une perforation axiale su périeure également munie d'un raccord orientable 98' pour la conduite de sortie 99' du mélange homo généisé. L'émulsion se fait par ultrasons de prove nance électrique pouvant être émise à partir d'un triplet piézo-électrique 102 monté au fond de la chambre 94' et fixé par un jonc annulaire 102'.
Le triplet est alimenté en courant électrique à partir d'un générateur haute fréquence indépendant. L'élé ment supérieur 107 du triplet 102 est relié à une borne négative 108. L'élément inférieur à une borne positive 109 par l'intermédiaire d'un contact 104 pressé élastiquement contre le triplet 102. Des per forations 110 assurent l'évacuation de la chaleur pro duite par le contact du triplet. Au lieu du triplet piézo-électrique on pourrait également utiliser un élé ment de titane alcalino-terreux.
Le dispositif homogénéisateur représenté aux fig. 11 .et 12 comprend un corps 92 dans lequel sont aménagées deux chambres 93, 94. La chambre 93 présente un orifice d'entrée muni d'une vis creuse et d'un raccord orientable 95 reliés à une conduite 96 amenant le combustible. L'eau dosée est amenée par une conduite<B>100</B> aboutissant à une perforation laté rale 101 de la chambre 93.
En s'écoulant du raccord orientable 95 à la chambre 94 le combustible en traîne l'eau dosée par le régulateur dans un conduit intérieur faisant communiquer les chambres 93 et 94, la chambre 94 étant identique à la chambre 94' de la fi-.<B>10.</B> L'homogénéisation du mélange combustible- eau se fait comme décrit à la fig. 10 ci-dessus. Un générateur haute fréquence 103 est incorporé au dis positif H sous carter 103'. Un enregistreur de temps de marche peut également être adjoint.
Le carburateur décrit convient spécialement pour les moteurs à combustion interne, à alimentation soit par carburation soit par injection et peut être adapté à ceux-ci sans apporter de transformation. Il peut également être appliqué avantageusement à toute autre machine thermique et l'on entend englober dans ce terme les turbines, brûleurs et autres engins à com bustion utilisant un combustible liquide.
Bien que dans le carburateur décrit, le dispositif homogénéisateur ait été représenté sous forme d'une unité séparée du moteur, il pourrait être incorporé dans le bloc moteur ce qui permettrait de réduire l'encombrement du carburateur.
Un des avantages du carburateur décrit est de pouvoir utiliser, sans créer de dommage à la partie mécanique du moteur, du combustible liquide qui peut être indifféremment de l'huile minérale brute, ses dérivés de distillation et de raffinage, ainsi que de l'huile végétale, tout en empêchant la formation de calamine et en atténuant la pollution et la dilution de l'huile de graissage du moteur par le manque d'étanchéité des segments.
Un des autres avantages réside dans le fait qu'il est d'un encombrement réduit constitué par des élé ments légers et de petites dimensions qui ne pro voque pas de surcroît de chaleur et qu'il traite à la fois les quantités minimales de liquides à mélanger correspondant aux volumes aspirés à l'admission selon les besoins du moteur, le raccord à pointeau assurant un dosage constant de l'eau pour le mélange à homogénéiser.