Brevet FR2497689A1 — publié le 19820716

Dispositif mélangeur de gaz La présente invention a pour objet un dispositif mélangeur de gaz permettant de délivrer à un collecteur d'utilisation un mélange de deux gaz ou de deux mélan- ges gazeux en proportions constantes quels que soient a. le débit du mélange utilisé. b. les pressionsd'alimentation des deux gaz ou mélan- ges gazeux. c. la pression dans le collecteur d'utilisation, pour autant qu'elle soit inférieure à la plus faible des pressions d'alimentation des deux gaz ou mélanges gazeux. Le dispositif mélangeur de gaz selon la présen- te invention se distingue par le fait qu'il comporte un équilibreur présentant deux chambres à volumes varia- bles séparées de façon étanche par une paroi mobile, chacune de ces chambres étant munie d'un conduit d'ali- mentation et d'un conduit d'évacuation d'un fluide ga- zeux; par le fait que chaque conduit d'alimentation est muni d'une soupape; par le fait que les deux soupa- pes sont solidaires entre elles et avec la paroi mobile séparant les deux chambres; et par le fait qu'il com- porte encore un doseur présentant deux orifices calibrés alimentés chacun par l'un des conduits d'échappement de l'équilibreur et alimentant une même tubulure mélan- geuse. Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution particulière du dispositif mélangeur de gaz selon la présente inven- tion. La figure 1 est un schéma de principe du disposi- tif mélangeur de gaz. - 2- La figure 2 illustre en coupe une forme d'exécution de l'équilibreur du mélangeur de gaz. La figure 3 illustre en coupe une forme d'exécution du doseur du dispositif mélangeur de gaz. Le principe de fonctionnement du dispositif mélan- geur de gaz, qui peut constituer un carburateur à gaz, est illustré par le schéma de la figure 1. Le mélangeur de gaz comporte un premier sous-ensem- ble I constituant un équilibreur de pression. Ce premier sous-ensemble I reçoit par les tubulures d'admission 1, 2 deux gaz ou mélanges gazeux devant être mélangés A et G sous des pressions quelconques PA et PG. La pression PA peut être plus grande, égale ou plus faible que la pres- sion PG. Ce premier sous-ensemble I restitue les gaz A et G séparémentmais à des pressions égales P'A = P'G par des tubulures d'échappement 1', 2'. Cette pression d'échap- pement des gaz A et G (P'A = P'G) est égale à la pression d'alimentation (PA ou PG) la plus faible. Le second sous-ensemble II reçoit par des tubulu- res distinctes les gaz A et G séparés, mais à des pressions identiques et délivre à un collecteur commun 3, ou tubu- lure mélangeuse, le mélange a.A + g.G des deux gaz ou mé- langes gazeux dans la proportion constante désirée a. g Dans une forme d'exécution particulière illustrée à la figure 2,le premier sous-ensemble I est constitué par un équilibreur comportant une enceinte 4 séparée en deux chambres distinctes, étanches, 5, 6 par une paroi mobile. Cette paroi mobile est ici réalisée par une mem- brane 7 dont la périphérie est pincée de façon étanche entre des rebords périphériques des moitiés constituti- ves de l'enceinte 4. La partie centrale de cette mem- brane 7 est prise entre deux plateaux 8,8'. Chacune des deux chambres 5,6 comporte une tubu- lure d'alimentation 9,10 pour l'un des gaz ou mélange gazeux A,G. Dans cette forme d'exécution ces deux tubu- -3- lures d'alimentation 9,10 sont coaxiales. Chacune des tubulures d'alimentation 9,10 présen- te un siège de soupape 11,12 coopérant avec une soupape 13,14. Ces deux soupapes 13,14 sont reliées entre elles ainsi qu'à la paroi mobile 7,8 par une tige 15,de sorte que ces soupapes se déplacent obligatoirement conjoin- tement. Chaque chambre 5,6 comporte encore une tubulure d'échappement 16,17. Toute différence de pression d'alimentation entre les gaz A et G provoque dans l'équilibreur décrit le dé- placement de la paroi mobile 7,8 séparant les deux cham- bres 5,6 et du même coup un déplacement des soupapes 13, 14 de telle sorte que la soupape située dans la tubulu- re d'alimentation du gaz sous la plus grande pression se ferme, tandis que l'autre soupape, située dans la tu- bulure d'admission du gaz sous la plus faible pression, s'ouvre. Ce déplacement automatique des soupapes 13,14 s'effectue jusqu'à ce que par le laminage du gaz au pas- sage de la soupape la plus fermée, s'établisse l'équili- bre pareait des pressions dans les chambres 5,6 de part et d'autre de la paroi mobile 7,8. Les tubulures d'échappement 16,17 de l'équilibreur délivrent les deux gaz ou mélanges gazeux A et G sous des pressions rigoureusement égales, correspondant aux per- tes de charge près, à la plus faible des pression d'ali- mentation. Le second sous-ensemble II est constitué par un doseur illustré à titre d'exemple à la figure 3. Ce doseur comporte deux orifices soigneusement calibrés 18, 19 alimentés séparément chacun par une des tubulures d'échappement 16,17 de l'équilibreur. Ces ori- fices calibrés 18,19 alimentent une tubulure mélangeuse commune 20 débouchant dans un conduit d'utilisation 21. Comme les deux orifices sont alimentés par le -4- gaz ou le mélange gazeux A et G à une pression rigoureu- sement égale, les débits au travers des orifices calibrés 18,19 sont, suivant les bases bien connues de la mécani- que des fluides, strictement proportionnels aux sections de passage de ces orifices. En effet, la tubulure mélan- geuse 20 reliant les deux orifices, la pression en aval de ceux-ci est également identique pour ces deux orifi- ces. Les orifices calibrés 17,18 peuvent être de sec- tions égales ou différentes, fixes ou variables. Pour réaliser ces orifices à section variable on insère dans ceux-ci des obstacles tels que des papillons 22,23, poin- teaux, clapets, etc. Lors d'une variation de section consécutive à une modification de la position de ces cla- pets 22,23, les sections de passage des orifices 18,19 doivent varier proportionnellement si l'on désire garder un dosage constant. On peut également grace à ces cla- pets imposer une modification du rapport des sections des orifices 18,19 si l'on désire modifier le dosage des gaz A et G. Dans l'exemple illustré le doseur comporte encore, pour assurer un dosage très fin lors de la fermeture des clapets 22,23, des orifices secondaires calibrés 24,25 placés dans des conduits 26,27 reliant la tubulure mé- langeuse 20 aux tubulures 16 respectivement 17 alimen- tant le doseur. Ces orifices secondaires 24,25 peuvent être réglés séparémentpar exemple au moyen de pointeaux à vis, pour permettre un ajustement rigoureux du dosage avec très faibles débits. Dans une variante.le doseur pourrait ne comporter qu'un seul orifice secondaire calibré. L'application d'un dispositif mélangeur de gaz tel que décrit peut être prévue dans tous les systèmes utilisateurs de mélanges gazeux et dont le fonctionnement nécessite un dosage constant des deux constituants du -5- mélange, alors même qu'on ne peut pas garantir l'inva- riance des pressions d'alimentation ni celle de la pres- sion d'utilisation, et que le débit d'utilisation varie dans les plus larges proportions, soit de O à 100 %. Une application particulière de l'invention est l'alimenta- tion des moteurs à combustion interne à allumage commandé d'un mélange gazeux de gaz combustible et d'air, dans le- quel toute variation de composition du mélange entraîne un fonctionnement anormal ou même l'arrêt du moteur par impossibilité de combustion, soit que le mélange soit trop riche, soit qu'il soit trop pauvre. Pour cette ap- plication, on peut aisément concevoir que le débit varie d'un facteur 10 ou même plus depuis le ralenti à vide jusqu'à la pleine charge à régime maximum. On peut éga- lement concevoir que la pression d'alimentation en gaz combustible varie (fnt-ce le fait des pertes de charge dans les conduits d'amenée, filtres ou autres dispositifs de contrôle généralement quelconques, fOt-ce le fait de la production même du gaz) ou que la pression d'alimen- tation en air varie, et que ces variations ne soient pas simultanées ou proportionnelles. Dans ce cas, dans les dispositifs existants, les débits délivrés au moyen d'o- rifices constants tels que: gicleurs, tuyères, diaphrag- mes,..., varient avec les pressions d'alimentation et celle du collecteur commun selon les lois bien connues de la mécanique des fluides, de sorte que les propor- tions du mélange obtenu sont tributaires de ces pressions. Par contre tous ces inconvénients peuvent être évités par l'utilisation du dispositif selon l'invention qui pourrait dans ce cas être un carburateur à gaz. Il est évident que de nombreuses variantes cons- tructives peuvent être prévues pour la réalisation de l'équilibreur et du doseur sans sortir du cadre de la protection revendiquée. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient - 6 - d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 7 2497689 -REVENDICATIONS- 1. Dispositif mélangeur de deux gaz ou de deux mélanges gazeux en proportion désirée, caractérisé par le fait qu'il comporte un équilibreur (I) présentant deux chambres étanches (5, 6) à volume variable munies chacune d'une tubulure d'alimentation (1, 2) et d'une tubulure d'échappement (1', 2'); par le fait qu'une soupape est placée dans chacune des tubulures d'admission (1, 2) des- dites chambres, le degré d'ouverture respectivement de fermeture de ces soupapes dépendant des variations de volume desdites chambres; et par le fait qu'il comporte encore un doseur (II) présentant deux orifices calibrés (17, 18) alimentés chacun par l'une des tubulures d'échap- pement (1', 2') de l'équilibreur (I) et débouchant dans une tubulure mélangeuse commune (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que la section de passage des orifices calibrés (17, 18) du doseur (II) est fixée par construction et que le rapport entre ces sections de passage est propor- tionnel à la composition du mélange désiré. 3. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que le doseur (II) comporte des organes d'obturation (22, 23) des passages calibrés, déplaçables conjointement et en synchronisme entre une position ouverte et une position fermée sans modifier le rapport des sec- tions des orifices calibrés (17, 18). 4. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que le doseur (II) comporte des organes d'obturation (22, 23) des passages calibrés, déplaçables conjointement entre une position ouverte et une position fermée en provoquant une modification du rapport des sections de passage des orifices calibrés (17, 18). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le doseur (II) comporte encore au moins un conduit (21) reliant la tubu- lure mélangeuse commune (20) à l'une des tubulures d'échap- pement (16, 17) de l'équilibreur (I) et par le fait que ce conduit comporte un orifice secondaire calibré (24, 25). 6. Dispositif selon la revendication 5, caracté- 8 2497689 risé par le fait qu'il comporte des moyens de réglage de la section de passage de l'orifice secondaire calibré (24, 25). 7. Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que les soupapes (13, 14) de l'équilibreur (I) sont reliées mécaniquement. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractéri- sé par le fait que les soupapes (13, 14) de l'équilibreur (I) sont reliées mécaniquement à la paroi mobile (7, 8). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les tubulures d'alimentation (1, 2) de l'équilibreur (I) sont coaxiales et que les liaisons mécani- ques entre les soupapes (13, 14) et la paroi mobile (7, 8) sont rigides.