Brevet FR2002431A1 — publié le 19691017

t 2G02431 Cette invention se rapporte de façon générale aux appareils pour conditionner les gaz d'échappement provenant des moteurs à combustion interne afin de les épurer, de les diluer et de les refroidir avant leur évacuation finale» 5 L'appareil perfectionné» objet de 1*invention, est d'une ap plication particulièrement heureuse en vue de son fonctionnement dans des endroits étroitement confinés comme pour les travaux de mines se déroulant au-dessous du niveau du sol» c'est-à-dire quand des gaz d'échappement propres et relativement dilués sont nécessai-10 res pour des raisons de santé et de sécurité des ouvriers* Bans les appareils usuels de conditionnement de ce genre qui ont été employés jusqu'à présent» les gaz sont épurés dans un brouillard d'eau. Ces appareils, bien qu'ils présentent une utilité incontestable» ne sont que partiellement satisfaisants car ils ne 15 font qu'épurer les gaz en les refroidissant partiellement. Dans un appareil décrit dans un brevet antérieur déposé aux Etats Unis d'Amérique et appartenant à la même Société» une augmentation du rendement d'épuration est assurée grâce à un système dans le miel le volume de l'eau d'épuration injectée dans les gaz d'échappement 20 varie en proportion directe du débit et de la température de ces gaz. Cette construction a été couronnée de succès. Cependant les gaz, bien qu'ils soient épurés et refroidis dans une certaine mesure» ne sont pas dilués» de sorte qu'ils sont souvent trop chauds et par conséquent désagréables au point de vue de la sécurité et du 25 confort des personnes qui se trouvent dans le voisinage. L'invention crée un appareil pour le conditionnement des gaz de ce genre avant leur échappement en traitant un courant de gaz s'écoulant continuellement par phases successives, afin d'assurer l'épuration dans un brouillard de liquide suivie d'une dilution ac-30 compagnée d'un refroidissement concomitant. Selon sa réalisation la plus générale» l'invention est matérialisée un appareil comprenant une chambre de oontact recevant les gaz d'échappement» un dispositif pour injecter un brouillard de liquide dans cette chambre jusqu'à ce qu'il vienne en con-35 tact» de préférence en contre-courant» avec les gaz qui s'écoulent à travers lui» une chambre de dilution allongée à extrémités ouvertes pouvant être de forme tubulaire» une tuyère d'éjection de gaz montée dans cette chambre entre son entrée et sa sortie et dirigée axialement à elle vers l'extrémité de sortie» cette tuyère étant 40 placée à quelque distance de la paroi latérale de la chambre pour 69 00640 2 ^ ' *"V 1 Z.'o JL^'Ï i>-1 permettre un écoulement de gaz à travers eeHe-ei, et m autre dispositif reliant la chambre de contact avec cette tuyère en vue de 1*injection axiale de gaz dans la chambre de dilution et à l'extérieur de celle-ci par la sortie précitée, afin à*engendrer 5 un écoulement de gaz depuis l'entrée à travers la chambre de dilution concurremment aux gaz d*échappement en question» Suivant une réalisation à adopter de préférence, des mèyens sont prévus afin qu'un brouillard de liquide soit injecté dans la chambre de contact selon vas. débit variable mais directement propor 10 tionnel à la vitesse du moteur et au débit d'écoulement résultant ainsi qu9à la température des gas d'échappement. Suivant un© autre réalisation spéciale possible, une soufflerie est prévue à proximité de l'entrée de la chambre de dilution pour refouler de l'air à travers cette ©h&mbre, afin d'augmenter 15 1© taux de dilution® Bans certains cas, le diluant peut être introduit selon un, débit suffisant pour engendrer un phénomène de pompage, afin d'aspirer les gaz d'échappement depuis le moteur plutôt que vice versa» Pour la facilité de la compréhension et de la réalisation in-20 dustrielle de l'invention, elle est plus complètement décrite ci-après sa regard d@s dessins schématiques annexés qui en représentent, simplement à titre d'exemple d'ailleurs, une réalisation possible et dans lesquels î- La fig. 1 est une vue en élévation latérale d'une machine utl-25 lisable poar un travail dans une mine et équipée d'un appareil comme le prévoit l'invention. La fig. 2 est une vue en plan du dessus d'un moteur à combustion interne à huit cylindres équipé de l'appareil de conditionnement des gas que prévoit l'invention, une partie de ce moteur étant" 30 supposée arrachée pour faciliter la lecture du dessin. la fig. 3 est une vue en coupe par la ligne 3-3 en fig.2 en supposant qu'on regarde dans la direction indiquée par les flèches® La fig. 4 est une vue en plan du dessus partielle d'un appareil constituant une réalisation particulière de l'invention, cet 35 appareil comportant un équipement étudié en vue d'assurer un écoulement à pression réglée du gaz diluant dans la chambre de dilution, afin de faire face à certaines conditions opératoires. Bans la fig. 1 est représentée une machine 10 utilisable pour le travail dans une mine comportant un godet ou une benne 12 40 et une roue de traction 14 actionnés par un moteur à combustion 69 00640 3 ZIUZ-, j I interne 16 du type à pistons* Lee gaz d*échappement de ce moteur a'écoulent dans des collecteurs 20 et 22» puis par des conduits 24 et 26 et par un tuyau d'échappement commun 18 pour gagner l'appareil de conditionnement des gaz que prévoit l'inven-5 tion. Comme clairement représenté dans les fig. 2 et 3, cet appareil de conditionnement des gaz comprend une chambre de contact 60, une buse de pulvérisation 38, une chambre de dilution tabulaire 64 et une tuyère 62 servant à injecter les gaz axi&le-to ment dans cette chambre de dilution* Les gaz arrivant par le tuyau d* échappement 18 gagnent tout d'abord la chambre de contact 60 où. ils se mélangent avec un brouillard •' écoulant directement en contre-courant formé d'un liquide de conditionnement (en principe de l'eau) jaillissant de la 15 buse 38 montée dans cette chambre. Comme représenté, le liquide est'fourni par un réservoir 30 en passant par une pompe 28 et par des conduits appropriés 32 et 34. in fur et à mesure que la vitesse du moteur s'accroît, 1* taux d*écoulement et la température de ses gaz d'échappement font 20 de même, et il est nécessaire dans ces conditions de fournir un liquide de conditionnement selon un débit proportionnellement augmenté» Ce résultat est rationnellement obtenu au moyen dtae pompe à débit variable entraînée par une courroie passant sur une poulie 42 montée directement sur l'arbre-vilebrequin 40 du moteur. La 25 capacité, autrement dit le rendement de cette pompe varie avec sa vitesse, de telle sorte que, grftce à eette disposition, la quantité de liquide d* épuration pulvérisée dans la chambre de contact 60 par la buse 38 varie en raison directe de la vitesse du moteur. La chambre de contact 60 communique avec la tuyère d'écoule-30 ment 62 placée dans la chambre de dilution 64. Cette tuyère 62 est placée à quelque distance de. la paroi latérale de la chambre pour permettre un écoulement de gaz complet à travers cette chambre et est dirigée azlalement vers la sortie 68 de la chambre, afin que les gaz d'échappement qui sortent engendrent un écoulement 55 d'air extérieur à travers l'entrée 66 dans la chambre en vue de leur mélange avec les gaz d'échappement venant du moteur. La quantité de gaz diluant aspirée dans la chambre varie automatiquement en raison du débit d*écoulement des. gaz d'échappement depuis la tuyère 62. Dans la plupart des cas, ce phénomène automatique est 69 00640 4 2002431 suffisant pour faire face à toutes les conditions opératoires* L'arrivée d'air frais dans la chambre de dilution 64 ast augmentée en évavant 1*extrémité d'entrée 66 de cette chambre comme le montre la fig* 2* Bn outre, l'entrée peut être placée de 5 manière à recevoir un courant d'air positif engendré par le système de refroidissement du moteur* Dans certains cas spéciaux, il peut être désirable d'adopter la construction que montre la fig*4 afin d'assurer la fourniture d'un courant pressurisé positif d© diluant* 10 Comme le montre la fig. 4» un courant d'air pressurisé est di rigé à travers la chambre de dilution 64 par une soufflez*!- 7® gui est entraînée par une courroie passant sur une poulie 72 @3f= lée sur l'arbre 40 du moteur et dont l'ouïe de sortie comnsmifue avec l'entrée de cette chambre de dilution 64 par un conduit 69. 15 Ainsi, au fur et à mesure que la vitesse du moteur augmente, il se produit un accrois semant proportionné de la quantité d'air fesseant diluant fournie à la chambre de dilution 64* Bien que l'invention ait été décrite à propos d'un motets? à pistons, elle pept trouver son utilité dans n'importe quel moteur 20 à combustion interne, y compris les turbines qui engendrent â®e gas chauds et (ou) toxiques. Les détails de construction peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques* 69 00640 5 2002431 HBYENDI G A* T I 0 H S 1.- Appareil de conditionnement des gaz d • échappement provenant d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de contact (60) recevant les gaz d'échappement 5 provenant de ce moteur, un premier dispositif injectant un liquide de conditionnement dans cette chambre de contact, une chambre de dilution tubulaire (64) pourvue d'une entrée et d'une sortie à ses extrémités opposées respectives, une tuyère (62) d'éjection de gaz placée dans cette chambre de dilution à quelque distance de 10 ses parois latérales et dirigée axialement vers la sortie, et un second dispositif pour amener les gaz depuis cette chambre de contact vers la tuyère d'éjection de gaz, afin que les gaz d'échappement provenant du moteur soient injectés axialement dans cette chambre de dilution pour s'échapper par sa sortie, en engendrant 15 par là même un écoulement d'air formant diluant dans son entrée et à travers cette chambre concurremment aux gaz d'échappement» 2.- Appareil solvant la revendication 1, caractérisé en ee que le dispositif d'injection du liquide de conditionnement dans la chambre de contact (60) comprend un réservoir de fluide, une 20 pompe (28) dont la capacité varie directement avec sa vitesse, une buse de pulvérisation (38) dirigée dans cette chambre, un conduit reliant ce réservoir, cette pompe et cette buse et une transmission pour entraîner cette pompe à une vitesse qui soit directement proportionnelle au débit d'écoulement des gaz sortant de 25 la tuyère dans cette chambre de dilution* 3*- Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la buse (38) de pulvérisation du liquide est dirigée dnwa la chambre (60) selon une direction en contre-courant par rapport à l'écoulement des gaz à travers elle. 30 4-.- Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la pompe (28) est actionnée par le moteur duquel la chambre de contact (60) reçoit les gaz d'échappement. 5.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de dilution tubulaire (64) est évasée vers l'ex- 35 térieur à proximité de son extrémitééd'entrée. 6. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre de dilution tabulaire est montée sur le moteur dans le trajet suivi par l'air de refroidissement qui s'écoule et occupe une position lui permettant de recevoir une partie de cet air à 69 00640 6 2002431 travers son. extrémité d'entrée» 7• Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une soufflerie (71 ) est prévue pour fournir de l'air formant diluant à l'extrémité d'entrée de la chambre de dilution (64). 8«- Appareil suivant la revendication 7» caractérisé en ce qu« cette soufflerie est actionnée par le moteur à me vitesse qui est directement proportionnelle à la vitesse de ce moteur»