Brevet FR2197970A1 — publié le 19740329

L'accroissement continu des puissances absorbées par les engins dynasiques, tels que les noteurs à conbustion interne, presses, nachines d'nsinage des materiaur, etc.. pose de diffieiles problénes conjugués de lubrifisation et de réfroidissement A titre d'exexple,, on peut estiner avoir atteint la linite possible du rapport :puissance / cylindrez des moteurs a explosion, dans les conditions classiques de lubrification par circulation forçée. Les huiles de graissage, bien qu'elles remplissent correctement la fonction assignée, sont de médiocres véhicules thermiques.L'ascen sion des performançes risque de plafonner,par suite de l'insuffisance des moyens ,non pas de lubrifier, mais de refroidir L'invention concerne des fluides lubrifiants nouveau:: constitués par des émulsions stables de types O-T fornées, comme il sera décrit plus Ioin,sans intervention d'agents tensio- actifs, étant préçisé que le procédé pernet d'énulsionner toutes variétés d'huiles connues de graissage, qu'elles soient acides, neu tres ou basiques, et que leur nature d'origine soit végetale,animale ou synthétique. L'éaulsification permet de disposer, de la sorte, de fluides bivalents ,dont la phase dispersée,d'une part,comporte une densité prédéterninée de gouttelsttes d'huile assurant le graissage, et dont la phase continue, d'autre part,assure le refroi dissennt. Une longue experienee nontre que de telles dispersions peuvent assumer la double fonction qui leur est assignée.Leur morphologie a fait l'objet d'une étude approfondie, nontrant leur originalité et sombien leurs pr@priétés s'écarstent de celles des énulsions formjées à l'side d'émulsifiants ; en particulier,elles rasistent indéfininent à l'ébullition sans Se ro@pre. -Les gouttelettes de la phase diespersée assurant le graissage pre- 0 sentent un dismetre moyen de 2 microns Leur electrocharge étant négative,elles sont retenues par les surfaças metalliques frottant où elles entrent en coalescence en formant un film lubrifiant sontinu. L'eau de la phase continue véhiculola chaleur dégagés par le frottenent,maintenant, dans des conditions de debit convenable de la eiroulation, une tenperature assez basse pour éviter un échauf fexent anornal des organes mécaniques, ainsi que la dégradation de la dispersion lubrifiante - L'éaulsion formée, co@@e l'experience le prouve, est reuarquablenent stable et resiste,sans se rompre,à un repos trés prolongé. Elles présenter, en effet,des charges électriques élevées, #a mobilité électrostatique,nesurée à l'aide de l'appareil Gusstalla étant de 5,3 see/colt/cz. La stabilité de l'émulsion n'est liée,ni a des charges électro statiques,ni à des charges ioniquesj (impuretés);ni au crackage de la substance i ézulsionner ainsi qu'il résulte de mesures de tension interfaçiale avant et aprés le passage dans l'appareil. La Fig. I,PL.I représente un dispositif experimental permettant de produire en continu ,sans intervention d'aucun émulsifiant,des émulsions stables de type o-w. Le principe de l'émulseur cyclique faisant l'objet de l'invention est basé sur l'action cinétique de l1eau surchauffée dont on libére brusquement la pression dans un éjecteur aspirant simultanément la substance non-hydrosoluble à émulsionner. Üne onde de choc se developpe ,dont la vitesse maxima est celle du dun dans le milieu considéré - 1450 m/sec. dans l'eau - ; elle divise le liquide aspiré en gouttelettes de dimension micronique,foraant une émulsion stable ,dont la concentration, dans les essais entrepris,a pu atteindre 60 ss ,mélangeable à l'eau en toutes proportions. L'appareil exprimental qui va etre décrit,dont le débit est de 10 litres d'émulsion à l'heure ,peut être extrapolé en vue de productions industrielles au moyen. de systénes pulsés multiples. L'eau appelée a constituer l'émulsion arrive en I par un tube de 12/17.L'experimentation préalable a l'aide d'un pont de mesure et d'une sonde Philips a montré que la resistivité etait sans in fluence sur la stabilité de l'énulsion;il n'apparat donc pas necos- sire de faire subir un traitenent préalable à l'eau employée. En ;n 2,un aurpresseur- pneumatique dans le dispositif décrit - porte à 8-10 bars la pression de l'eau dans le surchauffeur ,aprés passage dans un clapet anti-retour 3 de 15/21. Le surchauffeur 4 est cons titué d'un serpentinen cuivre de 3,5/5,d'une longueur de 2,50 m. chauffé dans un four en briques refractaires à brtleur butane. Le chauffage peut aussi être assuré par un enroulezent de resistance électrique dont l'allure de chauffage peut etre reglée par un rhé ostat. L'eau, surchauffée à 20 bars dans l'experience decrite,est arretée en sortie du surchauffeur par l'électrovanne 5 de I2/I7,en aval de laquelle elle pénetre,par un tube acier ordinaire de 8/13,dans l'éjecteur 6 à double ajutage d'aspiration Il est reconmandé,selon l'invention,de relier le surchauffeur à l'éjecteur par un tube d'acier ordinaire, de préference à un tube d'acier inoxydable. L'experience a ontré,en effet ,que la coneen- centration de paraffine très pure ,dénonnée "nujol", était 8 fois moindrej lorsque l'on renplaçait par l'acier inoxydable l'acier ordinaire constituant la jonction entre 4 et 6.On reconnait ici l'action catalytique connue de traçes d'oxyde de fer hydraté Pe(OH)3 arrachées par l'onde de choc lit à l'appareil ,agissant fàvo rablement sur la formation et la dûrée de vie de l'émulsion. Le pretier ajutage de l'éjecteur est réuni par.un tube de 6/8 à l'électrovanne 7,celle-ci étant reliée au reservoir à huile 9 par l'intermédiaire d'une vanne de réglage de débit 8 de 6/8 Le deuxième ajutage d'aspiration de l'éjecteur est relié de même au reservoir 9' à additif (colloide protecteur,par exemple) par l'intermédiaire de la vanne de reglage de débit 8'. Les deux reservoirs 9 et 9' sont chauffés par une resistance électrique de telle sorte que la viscosité du liquide aspiré soit inferieure à la viscosité-linite de qui est de 76 cpo. Les reservoirs 9 et 9' sont,en outre ,soumis à une pression commune p, qui ,dans l'experimentation décrite,était de 2 bars.On signalera enfin que l'essai d'éaulsification ayant porté sur une huile minerale dopée fortement acide (pH 4) l'emploi d'un colloide protecteur s'averait indispensable ,en l'espécs une gomme arabique concentrée dissoute, contenue dans le reservoir 91 et aspirée en quantité telle que la concentration de l'eau constituant l'émulsion formée soit de I à 2%. L'émulsion pulsée à la sortie de l'éjecteur 6 ,aprés passage dans le clapet a-r IO de 6/8,se retend dans un serpentin lamineur ascendant refrigeré composé de 6 spires de cuivre de 6/8,d'une longueur de I,20 1 Elle est recueillie en 12, où il est avantageux d'exerçer à 13 un vide partiel,qui est favorable à la cinétique des ondes de choc. te régime pulsé est assuré de la façon suivante - un manometre I6 à index réglable,éset un signal électrique lorsque la pression désirée de l'eau surchauffée est atteinte 20 bars dans ltexperiaentation décrite - le signal est transais à une minuterie de teaporisation 17, commandant la durée d'ouverture simultanée des trois électrovannes 5-7-7' en sorte que la décompression du surchauffeur soit suffisante pour pernettre une nouvelle arrivée deau pour le eycle sui- vant de chauffage La phase dispersée de l'évulsion formée présentant des charges électronégatives,il est avantageux,en cas d'un stockage de longue dûrée,d'employer des emballages dont les parois en contact avec l'émulsion sont électronégatives également,comme c'est le cas,par exeliplesdes futs galvanisés interieureaent. Selon l'invention,le dispositif décrit, qui est fiable et peu encombrant,peut castre interé a' un vehicule autonobile en vue de produire in situ le fluide émulsionné necessaire i la lubrification et au réfroidisseient. ,selon un schéma représenté à la Fig. 2 -- PLtI - On a figuré en I' le moteur -et,éventuellement ,le pont et la boite de vites - en I le condenseur-radiateur appelé à recueillir en partie(15) @a vapeur d'eau issue du refroidissement du moteur ,jouant aussi le rôle d'économiser de chaleur alinentant en eau chaude le surchauf feur - La poupe I4 assure le graissage general .L'énulsion offrant une viscosité inferieure à celle des huiles lubrifiantes traditionnelles, sa puissance absorbée sera inferieure à celle des ponpes de cir culation classiques Selon l'invention, on dispose accessoirement d'une source de vapeur à haute pression pour améliorer par mixage le rendement de la combustion des fluides énergetiques. - REVENDICATIONS I - Fluides nouveaux constitués d'une phase dispersée sous forme de gouttelattes d'huile assurant la pubrifieation, dans une phase eontinue constituée par te 11 eau assurant le refroidis- soient tes surfaçes te travail; 2 - Caracterisés par le fait qu'ils ne comportent pas t'agents tensio-astifs pour former l'émulsion;les huiles à disperser pouvant être neutres,aeides ou basiques, et d'origine végetale, amimale ou stathetique. 3 - Dispositif Selon I et 2 ; Carasterisé par le fait qu'il consists à disperser en goutte lettes le lubrifiant liquide dans un jet d'eau surchauffés pulsée parcourait us éjecteur. 4 - Dispositif selon 3 ; Carasterisé par l'agencement spécial te l'éjecteur par une aspiration double permettant d'aspirer simultanément dans le jet pulsé d'eau surchauffée sous pression l'huile à disperser et des additifs éventuellement n@@@ssaires, conne les colleides protecteurs, à la stabilité de l'ému@sion en milieu acide. 5 - Dispositif, selon 5 Caracterisé par la generation du régine pulsé du jet d'eau zurchauffés, obtenue à l'aide d'un manometre à inder él@@trique, délivrant, quand la pression choisie de l'eau surchauffés est atteinte, un signal que reçoit mie minuterie Le temporisation. La minuterie assure alors le temps d'ouverture nesessaire au délestage du serpentin du surchauffeur, en vue d'assurer son templissage pour le syele suivant. 6 - Dispositif selon 4 Cara@terisé par le fait que pour Les raisons Le formation et Le stabilité te l'émulsion, l'aeier ordinaire sera préferé à l'aWier inoxydable pour constituer la canalisation reliant le surchauffeur à l'éjesteur. 7 - Di@positif selon 4 Carasterisé par des réschauffeurs de l'huile et,s'ils inter viennent, des additifs, an zorte que leur visaosité, à l'entrée dans l'éjecteur, soit inferieure à 76 @Po. 8- Dispositif selon 3 Carasterisée par l'établissement d'un vide partiel au sommet du resepta@l@ te l'émulsion finie pour améliorer le rendenant. 9 - Dispositif selon I et 2, Caracterisé par la produetion et l'emploi d'émulsions lubri@ntes à bort d'engins automobiles dont elles assurent le graissage et le refroidissement Lu moteur,et,éventuellement, de la boite de vitesses et du pont,l'eau de condensation étant résuperée dans le radisteur,jouant le rôle de condenseur. 10 - Dispositif selon I et 2, Caracterizé par l'emploi d'émulsions lubrifiantes pour le graissage de tous engins mésaniques,et pour l'usinage et le fermage des métaux et te tous autres materiaux.