Brevet FR2297075A1 — publié le 19760806

La présente invention a pour objet un procédé et les moyens de mise en oeuvre pour obtenir un mélange amélioré de fluides. L'objet de l'invention se rattache aPcsecteurskechnicuesdu mélange et notamment à celui des procédés de combustion, des chambres de combustion et de la teinture ou impression des textiles. Pour l'obtention d'un mélange intime de plusieurs fluides, il est anDaru nécessaire de rapprocher les poids spécifiques des fluides en présence. Pour certaines anolications telle que la combustion, la carburation, etc... des essais ont été réalise afin de modifier le carburant ou le combustible ; cenendant aucune constante nta ou être obtenue dans l'émulsion. La présente invention se fixe nour objet de remédier à cet inconvénient. Dans la réalisation d'un mélange de fluides, notamment d'un fluide Principal et d'au moins un autre fluide, on ranproche les noids spécifiques des comoosants fluides, en augmentant le poids spécifique du ou des composants fluides les plus légers par rapport au composant fluide le Plues lourd, on réalise cette augmentation du poIds spécifique du ou des composants fluides en mélangeant un fluide additionnel dans une proportion convenable à ce ou ces fluides. Suivant une caractéristique de l'invention, le fluide additionnel peut être liquide, gazeux, de nature oulvérulente à Darticules très fines, et également être de même nature que le fluide princinal. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le ou les composants fluides les nlus légers sont répartis en deux veines s'écoulant dans une même direction : la veine recevant le fluide additionnel est accélérés au niveau de diffusion du dit fluide additionnel. Tes mn & s de mise en neuvre du procédé sont caractérisés en ce qu'une canalisation assurant l'arrivés et 7a diffusion du fluide principal est logée dans l'axe d'cône tl,vère présentant intérieurement dans sa nartie de plus grand diamètre un accéléré rateur nour tout ou nartie du o" des comnosants fluides les olus légers. les dits composants fluides sont propulsés dans la tartie retreinte da la tuyère al7 niveau de laquelle se situe l'extrémi- té de la canalisation formant injecteur, un ou plusieurs diffuseurs sont placés 7e lona de l'accélérateur pour le mélange du fluide additionnel aux composants fluides les plus légers. Ainsi, par de telles dispositions, on obtient un mélange amélioré, qui, lorsque le fluide principal est un carburant ou un combustible, permet une meilleure carburation ou une meilleure combustion. Le procédé suivant l'invention est également utilisé pour teindre tout matériau tel que les textiles, papiers,etc.... et particulièrement pour l'obtention de couleurs dégradées. Dans cette application , le fluide le plus leger est de l'air auquel on diffuse de l'eau en fines particules ou de la vapeur le fiui- de principal est alors une teinture appropriée,-.ou un décolorant. Ces caractéristiques et d'autres ressortiront bien de la suite de la descrintion. Pour fixer l'objet de l'invention sans toutefois le limiter dans le dessin annexe. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation pour la mise en oeuvre du procédé, cette réalisa- tion étant utilisée en brûleur en vue d'une meilleure combustion. La figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale d'une autre réalisation pour l'obtention de dégradés de couleurs en teinturerie. La figure ? est une demi-vue en coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 2. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative en se référant aux exemples illustrés aux figures du dessin. Pour une meilleure compréhension de l'invention, les moyens de mise en oeuvre du procédé seront plus spécialement applicables à la combustion et la carburation. Comme illustré figure 1, le fluide principal, le plus lourd arrive Dar une canalisation 1 présentant à son extrémité un injecteur 1 La dite canalisation 1 est située dans l'axe d'une tuyère = formait chambre de prégazeification et présentant dans sa s 22 d plus grand diamètre un cône de venturi 3 ou autre accélérateur approprié, monté avec jeu dans ladite tuyère 2.Des ailettes ou palettes de préférence à orientation et inclinaison réglables sont montées sur la face interne de la partie 2 à l'entrée de la tuyère 2 afin de diriger une partie du ou .des composants fluides les plus légers à l'intérieur du cône pour y être accéleré et une autre partie généralement moins importante dans l'intervalle E formé entre la paroi externe de l'accélérateur et la paroi interne de la tuyère 2 Un diffuseur 4 est fixé radialesent par écrou ou autre moyen de fixation appropriée sur la partie 21 de la tuyère 2 .La tête ou buse 41 du diffuser 4 formant injecteur s'engage dans un trou 31 formé radialement, par exemple dans la partie de plus petit diamètre du cône 3, et déborde légérement sur la face interne dudit cône 3.Le diffuseur 4 est fixé sur le cône 3 par une bague 42 coopérant avec une coletette 32, rapportée ou pas, soli- daire dudit cône, et assure également le maintien et le positionnement du cône de venturi. il est à noter que plusieurs diffuseurs 4 peuvent être placés radialement le long de l'accélérateur de sorte à augmenter le poidspécifique du ou des fluides les plus légers en plusieurs niveaux jusqu'à l'obtention d'un mélange dans les limites convenables d'inflamabilité ou d'explosion. Ainsi pour une meilleure carburation , on injecte par la canalisation 1 un carburant qui est généralement mais non-limitati- vement à l'état liquide, tandis que l'on envoie à l'entrée de la tuyère 2 un comburant qui est généralement mais non limitativement les ailettes ou de l'air. Ce comburant est dévié à l'entr4e.de la tuyère 2 par/ palettes 5 et divisé en deux veines pour former l'air primaire et l'air secondaire. L'air primaire passe dans le cône de venturi 3 pour y être accéléré et y recevoir le fluide additionnel -afin d'augmenter son poids spécifique. Ce fluide additionnel peut être par exemple, de l'eau ou un hydrocarbure de même nature ou de nature différente de celle du carburant qui est mélangé à l'air dans des limites judicieu ses, ctest-à-dire qu'en fonction des fluides en présence, de la température et de la pression dans laquelle la pregaaéification- est effectuée, on obtienne un mélange se situant dans les limites d'explosion définies par ces différents paramètres. Afin d'obtenir un mélange parfaitement homogène, l'air primaire est animé d'un mouvement tourbillonnant,ne par l'oeenticnjudicieuse des palettes 5. A la sortie du cône de venturi 3, l'air primaire dont le poids spécifique a été augmenté, rencontre l'air secondaire, qui par sa différence de vitesse assure une dépression à l'intérieur de la tuyère 2, facilitant l'évacuation de l'air dans la partie restreinte 22 de la tuyère où le carburant est diffusé par l'injecteur 11. Le mélange de carburant et de comburant ainsi obtenu est dirigé à la sortie de la tuyère 2 et est dévié dans une ouverture61formée au centre d'un diffuseur 6 fixé par soudure ou tout autre moyen de fixation à l'extrémité libre de la partie restrein- te 22. Ce mélange est dévié par des ailettes ou palettes 7 formées sur la face interne de la partie restreinte 22 et en aval du diffuseur 6, lesdites ailettes 7 sont de préférence à orientation et inclinaison variable5de façon à créer une turbulence à la sortie de l'injecteur 11 de carburant. De la même manière en vue d'une meilleure combustion, un fluide combustible, tel que mazout par exemple, est amené dans la tuyère 2 par la canalisation 1, tandis que le comburant , ou fluidelpelus léger, qui esigénéralement mais non limitativement de l'air, est dévié à l'entrée de la tuyère en deux veines pour former l'air primaire et l'air secondaire. L'air primaire accéléré dans le cône de venturi 3 reçoit dans la zone de dépression dudit cône le fluide additionnel, qui peut être liquide, gazeux ou de nature pulvérulente. A titre d'exemple nullement limitatif, le fluide additionnel liquide peut être de l'eau diffusée en un ou plusieurs niveaux dans le cône 3 . I1 est à noter que dans cet exemple, la surchauffe de l'eau diffusée assure un dégagement d'hydrogène qui transmet son pouvoir calorifique. Le fluide additionnel peut également être un hydrocarbure liquide de même nature ou de nature différente de celle du combustible. Dans la gamme des fluides additionnels gazeux, on note par exemple, le gaz de ville, le promaneu̲ éventuellement l'oxygène pour des applicationssparticulièresO La chaleur dégagée par la combustion de ces fluides gazeux augmente également le pouvoir calorifique du brûleur réalisé selon le procédé de l'invention. il est également possible d'augmenter le poids spécifique de l'air ou autre comburant par addition d'un corps pulvérulent à fines particules, tel que charbon (pauvre ou riche) sciure de bois, etc ....... I1 est à noter que pour une meilleure combustion, le fluide additionnel, et principalement lorsque ceditvfluMe est lui-mêmécnm- bustible,est diffusé dans des proportions telles que le mélange soit en-dessous des normes d'inflammabilité et à fortiori hors de la zone d'explosivité. Le mélange comburant additif est accéléré en direction de l'injecteur 11 de combustible et dévié au point de diffusion du dit combustible par les palettes 7. Une et de préférence deux électrodes 8 sont placées à l'intérieur de la tuyère 2, à proximité de l' iniecteur 11 pour assurer l'allumage du combustible. Dans cette application, le frottement provoqué par la rencontre, à la sortie du cône 3, de l'air primaire et de l'air secondaire qui ont des vitesses différentes, forme une dépression à la sortie de la tuyère autorisant l'évacuation des fumées et notamment de l'oxyde de carbone. Les palettes 7 concentrent l'air secondaire au point de combustion en assurant l'évacuation des fumées par les orifices 62 formés circulairement dans le diffuseur 6. Ainsi, par de telles disDositions, on peut réaliser une économie sur le carburant, on cite par exemple que, pour élever 1' eau d'une chaudière à une température de quatre vingt dix degrés le temps de chauffe passe de dix sept minutes (pour une chaudière éauiDée d'un brûleur normal) à onze minutes avec une chaudière équipée d'un brûleur selon le procédé de l'invention, en utilisant du mazout comme combustible, de l'air comme comburant et de l'eau comme fluide additionnel. Suivant une autre application de l'invention illustrée fiqures 2 et 3, le procédé est emnlové pour l'obtention de dégradés allant iusqu'au délavage complet pour la teinture de textile, papiers ou autres matériaux Pour ce faire le fluide principal le plus lourd est une teinture ou un décolorant que l'on envoie dans la canalisation 1. Le fluide le plus léser ou comburant est généralement, mais non limitativement de l'air dont le poids spécifique est auqmenté, jusqu'à saturation du dit air, par un fluide additionnel qui peut être par exemple de l'eau. L'air passant dans le cône 3 et dans l'intervalle E formé entre la tuyère 2 et le cône 3 est préchauffé pour former le fixateur et assurer un swchace partiel.L'air se J condaire chaud sort de la tuyère z par ries orifices p formés né- riphériquement entre le diamètre intérieur de la partie retreinte 22 et le diamètre extérieur du diffuseur 6 On note dans cette anplication, l'-bsence de palettes sur la face interne de la partin retreinte 22. Un collier 9 est formé à l'extrémité de plus grand diamètre de la tuyère 2 pour la fixation sur un brûleur ou sur un générateur d'air chaud dans le cas de teinture. Dans toutes les applications le diffuseur 4 peut être une sonde ultra sonore qui projette le fluide additionnel en très fines partiêules., ou un micro diffuseur mécanique. Le procédé de l'invention trouve de nombreuses applications tel que, par exemple, dans les ensembles de combustion tels que brûleur, moteur, dans les ensembles à combustion ry explosion, tel que diesel, dans les ensembles à combustion surchauffée, tel que moteur à réaction, dans la récupération de rendement de moteurs primaires, telle que la post-combustion dans les moteurs à réaction, y compris les silencieux post-combustionnaires, et dans la teinturerie de tous matériaux pour l'obtention de dégradés de couve leurs allant jusqu'au délavage complet. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation denses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS -1-Procédé et moyens de mus en oeuvre pour obtenir un mélange amélioré defkides,ce procédé étant caractérisé en ce que, dans la réalisation d'un mélange de fluides, notamment d'un fluide principal et d'au moins un autre fluide, on rapproche les poids spécifiques des composants fluides, en augmentant le poids spécifique du ou des composants fluides les plus légers par rapport au composant fluide le plus lourd, on réalise cette augmentation du poids spécifique du ou des composants fluides en mélangeant un fluide additionnel dans une proportion convenable à ce ou ces fluides. - 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce quTen vue d'une meilleure carburation ou combustion, on mélange à l'air ou fluide gazeux comburant, un fluide ou élément additionnel qui en augmente le poids spécifique, afin de le rapprocher dans des limites convenables, du poids spécifique du fluide carburant ou du fluide combustible. - 3 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que, en vue d'une meilleure carburation ou combustion, le mélange est réalisé hors des limites de l'explosion, c'est-à-dire que, en fonction de la température et de la pression on obtienne un mélange pré-inflammable non détonnant. - 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que le fluide additionnel est un liquide et plus précisément de l'eau, sous forme liquide ou vapeur, que l'on diffuse dans tout ou partie de l'air ou fluide gazeux comburant. - 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1,2 et 3, caractérisé en ce que le fluide additionnel est un liquide et plus précisément un hydrocarbure que l'on diffuse dans tout ou partie de l'air ou fluide gazeux comburant. - 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1,2,et 3, caractérisé en ce que le fluide additionnel est un fluide gazeux, et plus précisément un hydrocarbure que l'on diffuse dans tout ou partie de l'air ou fluide gazeux comburant. - 7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que le fluide additionnel est de nature pulvérulente à particules très fines qui sont diffusées dans tout ou partie de l'air ou fluide gazeux comburant. - 8 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1,2 et 3, caractérisé en ce que le fluide additionnel diffusé dans tout ou partie de l'air ou fluide gazeux comburant, est de même nature que le fluide le pikus lourd. - 9 -Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3,4, 5,6,7 et 8 caractérisé en ce que le ou les composants fluides les plus légers sont répartis en deux veines, s'écoulant dans une même direction, celle recevant le fluide additionnel étant accéléré au niveau de diffusion dudit fluide additionnel. - 10 - Moyens de mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1,23,4,5,67-i8 et 9 caractérisés en ce qu' une canalisation assurant l'arrivée et la diffusion du fluide principal est logée dans l'axe d'une tuyère présentant intérieurement dans sa partie de plus grand diamètre un accélérateur poar tout ou partie du ou des composants fluides les plus légers, les dits composants fluides sont propulsés dans la partie retreinte de la tuyère au niveau de laquelle se situe l'extrémité de la canalisation formant injecteur; un ou plusieurs diffuseurs sont placés le long de l'accélérateur pour le mélange du fluide additionnel aux composants fluides les plus légers. - 11 - Moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3,4 5,6,7,8,9 et 10, caractérisés en ce que le ou les composants fluides les plus légers sont accélérés lors de leur passage à l'intérieur d'un cône de venturi logé intérieurement et avec jeu dans la partie de la tuyère ayant le plus grand diamètre. - 12 - Moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3,4 5,6,7,8,9 10 et Il caractérisés en ce que des palettes sont formées judicieusement sur la face interne de la partie de la tuyère ayant le plus grand diamètre, afin de diriger la majeure partie du ou des composants fluides les plus légers à l'intérieur de l'accélérateur,l'autre partie desdits composants circulent entre la paroi interne de la tuyère et la paroi externe de l'accéléra teur et débouche dans la partie retreinte de la tuyère où se produit le mélange des fluides ; cette seconde veine de composants fluides arrivant à une vitesse inférieure à celle qui a été accélérée crée une dépression assurant l'évacuation des fumées dégagées lors de la combustion ou carburation. - 13 - Moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3, 4,5,6,7,8,9,10,11 et 12, caractérisés en ce que des palettes à orientation et inclinaison variables sont formées sur la face interne de la partie de la tuyère ayant le plus grand diamètre, afin de créer une turbulence à ltintérieur de la dite tuyère et de répartir le ou les composants fluides les plus léqers en deux veines ; une veine passant à l'intérieur de l'accélérateur, l'autre passant dans l'intervalle formé entre l'accélérateur et la tuyère. - 14 - Moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3, 4,5,6,7,8,9,10,11,12 et 13, caractérisés en ce que les palettes sont judicieusement formées sur la face interne de la partie re trente de a tuyère afin ql1e la veine du ou des composants fluides les plus légers passant entre l'accélérateur et la dite tu yère, soit dirigée sur l'injecteur de fluide principal ; en assurant également l'évacuation des fumees au travers d'un diffuseur placé à l'extrémité de la nartie retreinte de la tuyère. - 15 - Moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3, 4,5,6.7,8,a,10,?.12,13 t 14. caractérisés en ce que les palettes formées sur la face interne de a partie retreinte de la tuyère sont à orientation et inclinaison variables. - 16 - Moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2,, 4,5,6, 7, 8,9,10 ,11,12,13,14 et 15, caractérisés en ce qu'une ou plusieurs électrodes sont placées à proximité de l'ouverture de l'injecteur de fluide principal en vue de l'allumage du mélange. - 17 - Moyens suivant l'une quelconque des revendications ,2,3, 4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 et 16, caractérisés en ce que le ou les diffuseurs placés le lona de l'accélérateur et projetant le fluide additionnel en vue de son mélanqe avec le ou les composants fluides les plus légers, sont des sondes ultra-sonores. - 18 - Moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3, 4,5 ,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 et 16, caractérisés en ce que le ou les diffuseurs placés le lons de l'accélérateur et projetant le fluide additionnel en vue de son mélange avec le ou les composants fluides les plus légers, sont des micro-diffuseurs mécaniques. - 19 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1,4, 8,9,10,11,12,13,17 et 18, caractérisés en ce qu'en vue d'une application à la teinture, les veines du ou des composants fluides les plus légers sont préchauffés avant leur passage dans la tuyère pour agir en fixateur. - 20 - Procédé et moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 et 18, caractérisés en ce qu'appliqué à la carburation d'un moteur, le fluide principal est le carburant et le ou les composants fluides les plus légers, le comburant. - 21 - Procédé et moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 et 18, caractérisés en ce qu'appliaué à la combustion le fluide principal est le combustible et le ou les composants fluides les plus légers, le comburant. - 22 - Procédé et moyens suivant l'une quelconque des.revendications 14,8,9,10,11,13,17,18 et 19, caractérisés en ce qu'appli- que a la teinture des textiles, papiers et autres matériaux, le fluide principal est un fluide tenant une matière colorante ou décolorante en dissolution.