Brevet FR2313706A1 — publié le 19761231

La présente invention concerne de manière générale les appareils d'atomisation et de mélange de substances, tels que des aérosols. L'invention est plus particulièrement destinée aux matières combustibles devant être atomisées dans des appareils d'alimentation de générateurs, utilisant ces mélanges, tels que des fours dans lesquels des combustibles sont injectés. Le champ des substances susceptible d'bure utilisé en atomisation est très vaste et comprend des matières combustibles. Les applications dans ce domaine sont très nombreuses en particulier pour la carburation et les carburateurs notamment de moteur à combustion interne ou engins analogues. L'exploration de cette technique générale ne sera pas entreprise, l'invention concernant plus particulièrement un dispositif destiné à remplacer les carburateurs, constituant un appareil entièrement nouveau dans lequel la substance à atomiser et à mener intimement avec un courant de gaz introduit sur et/ou å proximité de la surface d'une gorge, en accélération maximale,d'où la substance et le gaz sont passés dans une zone de décélération et d'accroissement de dépression, pour aboutir ensuite dans l'admission sous dépression, soit d'un compresseur entratné,soit d'un obturateur d'accélérateur utilisant la dépression d'un dispositif de combustion.L'invention est unique sous cet aspect et entièrement nouvelle, relativement à la technique antérieure. Dans l'utilisation des combustibles, sensiblement de tous genres, et dans certaines autres applications particulières, il est courant d'alimenter une substance, telle de l'essence, pouvant être dispersée dans un gaz par exemple de l'air. Les substances à pulvériser sont normalement désignées dans leur ensemble par le terme aérosol et sont habituellement dispersées dans un gaz, en fines pulvérisations ou analogues. De nombreux dispositifs, destinés à cet usage, particulièrement dans le champ des combustibles sont bien connus. Le demendeur a procédé à une étude complète de cette technique et en général de la dispersion d'aérosols et d'autres substances dans l'air et autres gaz. Il est bien connu que dans le fonctionnement des dispositifs consommant de l'énergie, tels que les fours, moteurs et engins analogues, de grandes quantités de combustible ne sont pas consumées et échappent à l'atmosphère. Il apparait que dans certains cas, une proportion atteignant 85% du combustible réel, n'est pas utilisée. Une consommation aussi incomplète de combustible représente une perte élevée deXrendement, un gaspillage important de combustible, des taux élevés de pollution d'air et de nombreux effets nuisibles sur le dispositif utilisant l'énergie lui-même. A l'étude de ce problème, il a été établi que sa caractéristique constante est la présence d'un mélange "humide" dans lequel le combustible est effectivement en gouttelettes, particules, ou éléments analogues, au lieu d'être complètement atomisé. En recherchant la solution de ce problème, le demandeur a constaté que dans la situation habituelle où le combustible est incorporé à un gaz par pulvérisations, ou de manière analogue, celui-ci reste ainsi supporté au lieu d'entre entièrement transformé en particules microscopiques volatiles. L'invention est basée sur la possibilité de combiner un appareil d'accélération du gaz..véhicule, associée àun abaissement de la pression statique dans un dispositif d'étranglement, qui peut entre par exemple un venturi, ou agencement analogue, annulaire, incurvé ou rectiligne, dans lequel est constituée une surface de dispersion du produit ou carburant, où le gaz-porteur amorce une décélération, est dilaté et décompressé, ce qui aboutit à l'atomisation et au mélange complet de la substance. Selon l'invention, les substances liquides, telles que l'essence ou carburants analogues, sont avantageusement traitées par le nouveau dispositif. De plus, d'autres substances, particulièrement constituant des sources d'énergie telles que charbon, magnésium, et produits analogues, étant finement divisées peuvent être véhiculées de cette manière dans une zone de dégagement d'énergie ou d'utilisation, pour obtenir une combustion sensiblement complète. Dans de nombreux cas, tels dans les fours, il en résulte l'élimination de cheminées coûteuses ou dispositifs analogues destinés à évacuer les contaminants. L'invention a donc pour objet un appareil assurant l'aspiration d'un gaz porteur, pour y disperser une substance, de manière à s'imprégner mutuellement et se mélanger intimement en étant complètement aspiré par des moyens convenables, à travers une surface de confinement. L'invention réalise donc un dispositif de dispersion d'une substance génératrice d'énergie dans un gaz porteur, de manière à assurer la libration totale de cette énergie. Cette libération est obtenue en un point de décélération, d'expansion et de dépression du gaz porteur. Dans cet appareil, de liteau ou autres produits peuvent être inti errent mélangés au gaz porteur et à l'autre substance. Le mélange comportant des combustibles peut être envoyé sous pression dans une zone où la combustion est réalisée. Ces objets, ainsi que d'autres et des avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'exemples préférés de réalisation, et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'une réalisation préférée de l'invention - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, une partie étant arrachée afin d'exposer l'intérieur du dispositif - la figure 3 est une coupe longitudinale selon la ligne 3-3 de la figure 1 - la figure 4 est une coupe transversale selon la ligne 4-4 de la figure 3 - la figure 5 est une coupe longitudinale, à échelle agrandie,d'une partie d'une variante de réalisation de a zone d'étranglement et d'alimentation de l'appareil; - la figure 6 est une coupe analogue à la figure 5 d'une autre variante de la zone d'étranglement ; et - la figure 7 est une coupe analogue aux figures 5 et 6 d'encore une autre variante de la zone d'étranglement de l'appareil. Le dispositif de l'invention est compos6d'un corps 10 de venturi à simple effet, constitué en toute matière convenable,telle que aluminium, matière plastique ou analogues. Une extrémité de ce dispositif comporte une bride Il qui permet de le fixer à un carter de pompe, ou élément analogue 13, ou encore au collecteur d'admission d'un moiteur, en remplacement du carburateur qui serait fixé à ce collecteur de manière habituelle. Un chapeau 14 peut être vissé sur ce dispositif 10, ou être maintenu en place par une vis 15 de fixation ou élément analogue. Le chapeau est constitué en toute matière convenable, telle que aluminium ou analogues et comporte des couvertures 16, qui permettent l'admission d'air ou d'autres gaz. Une tige 17, en matière relativement rigide, est maintenue par un filetage dans un taraudage du chapeau. Une partie 18 de cette tige est normalement filetée, ou encore d'autres éléments d'assutetis- sement du chapeau en ligne avec le corps, peuvent être utilisés. Dans le cas d'un agencement de filetage, une fente en arc 19 ou agencement analogue, permet le réglage: en slignvment de la tige. Un collier de serrage ou élément analogue 20, auquel un tuyau 21 est attaché, est maintenu en position par une vis ou élément analogue 22 assurant son serrage de manière habituelle. Ce collier 15,de plus, sert à recouvrir, avec interposition d'un joint d'étanchéité convenable si nécessaire, une gorge 23 ménagée circonférentiellement sur le corps. Plusieurs trous radiaux assurent la connexion de la gorge 23 avec le passage intérieur 25 délimité dans le corps à venturi Un obturateur 22 commande l'écoulement de la substance qui est introduite sous le collier, dans la gorge, afin d'étre dispersée dans le passage du venturi (figure 2). Un conduit, ou élément analogue, 31 amène dans le dispositif la substance à atomiser et mélanger. Ce conduit 31 est relié par un raccord tournant ou analogues 32 à un autre conduit 33,de manière que le dispositif puisse être incliné en toute position angulaire nécessaire. Un obturateur ou élément analogue 34 est inséré de manière habituelle entre le conduit 33 et un autre conduit 35, relié lui-même à un filtre, réservoir, ou dispositif analogue 36, qui peut être nécessaire selon la substance alimentée dans le dispositif. Un conduit complémentaire 37 aboutit à l'alimentation de ladite substance. Le conduit 31 d'alimentation est coudé à l'intérieur du dispositif, pour aboutir en alignement axial sur l'élément de venturi et se terminer ainsi, approximativement à l'étranglement. Un conduit 26 de distribution du mélange est agencé à partir du carter de pompe pour l'utilisation finale du mélange, qui est réalisé dans le dispositif comme on le verra dans la suite. Les éléments intérieurs du dispositif sont clairement représentés sur la figure 3. Ce dispositif 10 à venturi peut etre constitué en une seule pièce, ayant une large embouchure à chaque extrémité et un étranglement 25. Le chapeau 14 est maintenu en position par une vis 15, et la tige 17 est amassée dans ce chapeau 14 de manière à pouvoir être réglée pour que son extrémité plane 29 soit rapprochée ou éloignée de l'étranglement 25 et des surfaces 40, 41 comme on le verra dans le suite. Le collier de serrage 20 entourant le joint 28 délimite un passage étanche 23 qui est relié au conduit, traversant ce collier et le joint 28, de manière bien connue des spécialistes, et qui ne sera donc pas nécessaire de décrire plus en détail. Des passages 24 sont reliés à la gorge 23 et constituent ainsi plusieurs canaux d'admission de la substance en écoulement dans la gorge 23, vers la zone d'orifices 25. La bride 1l est fixée au carter 13 de pompe par des vis ou boulons 12, de manière bien connue. Ce carter 13 contient une pompe (pompe à air ou analogues) qui aspire les produits et les évacue sous pression à travers le conduit 26. Une entretoise, ou pièce analogue, 27 maintient le conduit 31 d'amenée de substance, de manière rigide, afin de permettre l'inclinaison du dispositif. Le passage du conduit 31 diminue progressivement de section pour se terminer sur une tranche plane 40. Sa surface extérieure 41, qui est normalement cylindrique, comme représenté, peut cependant prendre toute autre forme sans sortir du cadre de l'invention. Eventuellement le carter 13 et la pompe peuvent être éliminés, et la bride 1l fixée à tout autre dispositif destiné à recevoir et utiliser le mélange effectué dans le dispositif, ce dispositif pouvant être par exemple un collecteur en dépression dans lequel le mélange est aspiré directement. Cette utilisation apparattra clairement aux spécialistes de cette technique. La figure 4 représente l'agencement de la gorge 23, entourant la circonférence du dispositif et qui est reliée à une série de trous perforés 24, ainsi qu'au conduit 21 commandé par l'obturateur 22 à travers lequel le produit additionnel peut être amené dans l'étranglement 25. Cette figure représente de plus la relation de l'orifice dtadmission 39 de la substance au débouché de la tranche 40. D'autres réalisations de l'invention sont représentées sur les figures, sans pouvoir limiter l'invention,ntétant données que pour montrer la facilité d'adaption du dispositif par des modifications de formes des parties intérieures, pouvant être utilisées pour des effets divers. La figure 5 représente une variante 50 de l'appareil dans lequel des surfacesEconvergentes 55 et 56, à zone cylindrique centrale 58,constituent un étranglement allongé. De plus, les extrémités de l'alimentation de substance et de la tige de commende sont de formes modifiées en 52 et 53, respectivement, étant semblables aux éléments d'un robinet à pointeau, de sorte que la substance peut etre mise en écoulement dans un profil d'étranglement différent de celui de la première réalisation décrite. L'extrémité 53 de pointeau, constituant l'extrémité de la tige 57, est réglable par rapport à l'extrémité 52 d'admission de la substance. La région intermédiaire 59 de ces éléments peut être oblique ou allongée ainsi Les conduits 54 ont des fonctions analogues aux conduits 24 de la figure 4. La figure 6 représente encore une autre réalisation 60, de l'invention, comportant des surfaces latérales 65 et 66, qui se raccordent selon une surface incurvée 68, afin d'obtenir un effet d'écoulement différent dans la zone d'étranglement Le conduit 64 remplit encore les mêmes fonctions que le conduit 24 de la figure 4 et selon un agencement différent d'admission et analogue à celui d'un robinet à pointeau, mais présentant une surface aplanie à l'extrémité de la tige réglable 67, selon une forme correspondante de l'orifice d'amenée de la substance constituée en 62. Dans encore une autre variante, représentée sur la figure 7, le dispositif 70 à venturi comporte des surfaces incurvées 75 et 76 convergeant vers les conduits 74, lesquels assurent des fonctions analogues à celles des conduits 24 de la figure 4. L'agencement d'admission de substance est modifié, selon une forme, tel qu'indiqué,et etla tige réglable 77 comporte une extrémité de forme complémentaire, à profil inversé, dans laquelle la substance est entratnée vers le haut dans la cavité ainsi constituée, puis vers le bas sur les surfaces de répartition de la substance. Il est évident que le dispositif est rivalise essentiellement selon le principe des figures 1, 2, 3 et 4 tout en pouvant comporter des variantes, l'ensemble pouvant être modifie selon de multiples combinaisons. Par exemple, l'orifice d'admission du carburant et l'extrémité de la tige peuvent être ceux de l'une quelconque des figures 3, 5, 6 et 7 pouvant être substituées les unes aux autres dans le dispositif complet, tel que représenté sur la figure 3, de meme que les agencements 10, 50, 60 et 70. En fonctionnement, la pompe 30 est actionnée pour refouler les produits qui sont obtenus dans l'appareil à effet venturi, sous pression, à travers le conduit d'échappement 26. Lorsque la pompe est en fonctionnement, il est évident que de l'air ou tout autre gaz auquel l'ouverture sert de débouché, sera aspiré dans le dispositif. Ce gaz sera évidemment accéléré en atteignant l'étranglement 25, et à la suite est détendu et décéléré tout en subissant une augmentation de pression. Le carburant ou autre substance,utilisé est admis par le conduit 33 et mis en écoulement sur la surface 40 et autour des surfaces 41 de manière & tre aspiré dans le gaz ou être atomisé et mélangé. mélangé. En fait la variation d'accélération et de pressions des gaz entraident la désagrégation complète de la substance introduite et ses atomisation totale et mélange. Eventuellement, une substance complémentaire, telle que eau, vapeur, oxygène, ou autres, peut etre alimentée sous pression par l'obturateur 22 et le conduit 21 pour remplir la gorge 23 et alimenter les passages 24 d'alimentation. Par la manoeuvre de cet obturateur, le débit de ce produit complémentaire peut être réglé, afin de l'introduire dans le mélange de manière analogue à l'admission de la substance de base au centre du dispositif. Un mélange atomisé intime de toutes les matières nécessaires peut ainsi etre obtenu. Ce mélange est ensuite passé dans la pompe et refoulé par celle-ci dans l'orifice 26 de sortie vers une zone de combustion, ou d'autres utilisations de tous genres. Cette zone pourrait être celle d'un four, d'un moteur, ou être constituée A l'aboutissement d'une tuyère ou autre dispositif d'utilisatlon du mélange. Il est envident que les réalisations décrites ci-dessus peuvent recevoir des modifications et variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, c'est ainsi que l'utilisation d'une pompe qui a été indiquée, pour l'application avantageuse de l'invention, peut Entre remplacée par celle de tout autre dispositif bien connu. REVENDICATIONS 1. Dispositif de dosage et de mélange d'une substance d'aérosol, avec un gaz porteur, comprenant des moyens d'admission d'un gaz aIimenté dans un élément analogue à un venturi pour accélérer l'écoulement tout en diminuant le volume du gaz, des moyens de dosage et d'atomisation de la substance,en particules microscopiques, selon une lame mince, des moyens d'écoulement du gaz pour mélanger intimement la substance avec le gaz, et une zone de décélération et d'expansion dans laquelle ledit mélange est achevé. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens assurant l'écoulement du gaz comprennent l'admission d'un compresseur. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de dosage et de mélange débouchent dans une zone d'etranglement, agencée dans l'élément à venturi,et comprennent un trou central ménagé dans un plan de l'extrémité de sortie du conduit de substance, ce plain étant formé dans l'étranglement de venturi, et dans lequel l'extrémité plane d'un arbre est opposée au plan du conduit et peut être déplacée longitudinalement en approchement et en éloignement de cette plaque. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les moyens de dosage et de mélange comportent un élément en tronc de cbne pouvant tourner en rapprochement et en éloignement d'un support dans l'extrémité de sortie du conduit de la substance. 5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'élément de venturi est annulaire. 6, Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'élément de venturi comprend une surface à profil courbe. 7. Dispositif selon la revendication 1, dans-lequel l'élment de venturi comporte une surface àprofil droit. 8, Dispositif selon la revendication 1, dans lequel des tubes à petites sections sont agencés dans le dispositif de venturi de manière à permettre A de l'eau ou autre substance d'être aspirée dans le mélange. 9. Dispositif pour mélanger intimement un gaz porteur et une substance de manière à les intégrer mutuellement, et caractérise en qu'une alimentation de ce gaz porteur est reliée à une extrémité plus grande d'une chambre dont les parois latérales sont en pente de manière A constituer une extrémité e6tranglée, une seconde chambre ayant une extrémité étranglée et une extrémité plus grande et dont les parois sont en ponte. ces deux chambres etant raccordées à leurs extrémités étranglées, des moyens d'introduction d'une substance, autre que le gaz porteur,dans ltétranglement, et des moyens reliés à l'extrémité plus large de la seconde chambre, de manière à en aspirer les substances. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel les moyens d'introduction de substance sont situés dans la partie centrale de la région de l'étranglement. 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel des seconds.moyens servent à introduire une substance dans llétranglement, ayant des éléments de raccordement à la partie étranglée de la chambre. 12. Dispositif destiné à mélanger intimement un gaz porteur et une première substance à entrainer, de manière à les intégrer mutuellement, et destiné à introduire une seconde substance dans le gaz porteur et le premier mélange de substances, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un élément tubulaire allongé, qui est étranglé entre ses extrémités, des éléments,à proximité de la première extrémité de l'élément tubulaire, servant A admettre le gaz dans cet éliment, un organe de contre maintenu, de manière à pouvoir être réglé, dans ladite première extrémité, pour en situer la position d'une extrémité par rapport à l'étranglement, un premier dispositif de conduit pénétrant dans l'élément tubulaire et voisin de la seconde extrémite de celui-ci, ce premidr dispositif aboutissant dans une surface de dispersion de substance voisine de ltJtranglement, un-passage entourant circonferentiellement l'extérieur de l'élément tubulaire, un second dispositif de conduit reliant ce passage et l'intérieur de l'élément tubulaire à l'étranglement de celui-ci de manière à alimenter une substance dans le passage, des éléments voisins de la seconde extrémité d'élement allongé pour en extraire les gaz et pour aspirer, en fonction de cette extraction, d'autres gaz vers la chambre à travers les éléments d'admission de gaz voisins de ladite première extrémité d'éléments tubulaires et des éléments d'alimentation de ce dispositif d'admission de gaz, une première alimentation de substance pour le premier dispositif de conduit et une seconde alimentation de substance pour le second dispositif de conduit.