Brevet FR2699092A1 — publié le 19940617

i "Installation pour réaliser un mélange d'un combusti- ble et d'un additif liquide, pour la combustion dans un brûleur ou dans un moteur à combustion interne" L'invention concerne une installation pour réaliser un mélange d'un carburant liquide et d'un ad- ditif liquide pour la combustion dans un brûleur ou dans un moteur à combustion interne, comprenant une pompe qui conduit une fraction du mélange vers la com- bustion et remet en circulation la quantité résiduelle10 du mélange, une chambre de mélange en amont coaxiale- ment à la chambre d'aspiration de la pompe, un injec- teur pour l'additif liquide dont l'orifice de sortie est dirigé dans la chambre de mélange et une chambre de prémélange en amont de la chambre de mélange et15 communiquant avec celle-ci, la chambre de prémélange introduisant dans la chambre de mélange un prémélange de carburant et de produit de recirculation. Cette installation réalise un mélange physi- que sans utiliser d'émulsifiant L'utilisation du mélange à la place d'un combustible pur réduit l'émis- sion de composants gênants dans les gaz ou fumées. Selon le document EP-A O 392 545, on connaît une installation correspondant au type défini ci- dessus et qui, grâce à la forme allongée de la chambre25 de mélange et grâce au branchement en série de deux chambres de mélange, présente une grande longueur ce qui complique son installation sur les moteurs à com- bustion interne La grande longueur entraîne également que les chambres du système remplies du mélange sont très volumineuses Lorsqu'on change le rapport du mélange, il faut tout d'abord consommer le volume du mélange dans les chambres du système correspondant à un mélange jusqu'à ce que l'utilisateur dispose d'un mélange à rapport modifié La réponse de l'installa- tion par variation de mélange présente ainsi une gran- de inertie ce qui limite le domaine d'application du dispositif. La présente invention a ainsi pour but de créer une installation pour réaliser un mélange d'un carburant ou combustible et d'un additif liquide, pré- sentant une courte longueur et un faible volume de chambre dans le système tout en assurant une excellen- te qualité du mélange du produit obtenu. A cet effet, l'invention concerne une installation correspondant au type défini ci-dessus caractérisée en ce que la chambre de mélange comporte un fond avec une goulotte de déviation de jet arron- die, annulaire, le diamètre de la chambre de mélange étant égal ou supérieur à son extension axiale et au moins une liaison d'écoulement conduit du fond de la chambre de mélange vers la chambre d'aspiration de la pompe. Suivant d'autres caractéristiques de l'in- vention: l'injecteur est une buse d'injection, la chambre de mélange est en forme de tonneau, la goulotte de déviation de jet au fond de la cham- bre de mélange comporte une pointe de distribution de jet coaxiale au jet d'injection, plusieurs ouvertures axiales sont prévues à distance de la pointe de distribution de jet dans le fond de la chambre de mélange, la buse d'injection est une buse à jet conique, la chambre de mélange présente une forme conique adaptée à la pointe conique de la buse d'injection, la goulotte de déviation de jet, annulaire, est ré- alisée à une distance radiale d'une ouverture axiale centrale, le chemin d'écoulement du mélange entre l'ouverture centrale et la pompe se compose de plusieurs rainu- res radiales, l'ouverture pour le courant d'entrée du prémélange dans la chambre de mélange est une fente de forme annulaire assimilable à une buse d'éjection, la pompe comporte en amont, un disque à turbulence, rotatif, placé dans le chemin d'écoulement du mélan- ge, Les avantages de l'invention résident notam- ment dans le fait que la chambre de mélange compact en liaison avec l'alimentation de la pompe par le mélange suivant plusieurs chemins et la chambre de mélange préalable de petit volume aboutissent à un volume très faible pour le système qui garantit un temps de répon- se très court vis-à-vis des variations du mélange et le fond de la chambre de mélange qui est déterminé suivant la forme du jet de l'injecteur fournissant l'additif liquide, aboutit à une installation de très faible longueur; l'alimentation du mélange suivant plusieurs chemins à partir de la chambre de mélange vers l'ouverture d'aspiration de la pompe s'oppose à une démixtion et les injecteurs à caractéristiques de projection différentes permettent une utilisation de l'installation, même pour des applications travaillant avec une pression élevée pour le carburant et le mélange. Deux exemples de réalisation de l'invention sont représentés aux dessins et seront décrits ci- après de manière plus détaillée Ainsi: la figure 1 est une coupe longitudinale d'une installation pour réaliser un mélange de carburant et d'un additif liquide avec un injecteur à un jet, la figure 2 est une coupe longitudinale d'une in- stallation pour réaliser un mélange entre un carbu- rant ou combustible et un additif liquide avec un injecteur à jet conique. Une installation pour réaliser un mélange d'un carburant ou combustible et d'un additif liquide pour la combustion dans un utilisateur 17, 117 qui peut être par exemple un brûleur ou un moteur à com- bustion interne, comprend un boîtier d'entraînement de pompe 11, 111 avec un moteur non représenté en détail pour une pompe centrifuge 14, 114, un boîtier à cham- bre de mélange 12, 112 et un couvercle porte-injecteur 13, 113 La pompe centrifuge 14, 114 alimente le mélange formé dans l'installation par l'intermédiaire d'une sortie de mélange 15, 115 et une conduite d'uti- lisateur 16, 116 vers l'utilisateur 17, 117 Le mélan- ge non absorbé par l'utilisateur 17, 117 revient par la conduite de retour 18, 118 et un raccord de retour 19, 119 dans une chambre de mélange préalable 20, 120. Le combustible est également fourni à chambre de mélange préalable 20, 120 par la conduite de combusti- ble 21, 121 et le raccord de combustible 22, 122 Il se forme ainsi un mélange préalable dans la chambre de prémélange 20, 120, ce mélange ayant une forte propor- tion de combustible. Le débit de la pompe centrifuge 14, 114 est supérieur au débit du mélange alimentant l'utilisateur 17, 117 Pour la recirculation du débit correspondant à cette différence, le corps de la chambre de mélange 12, 112 comporte un canal de remise en circulation 31, 131 reliant la sortie de mélange 15, 115 à la chambre de prémélange 20, 120. L'additif liquide nécessaire au mélange qui est par exemple de l'eau, est introduit à travers l'injecteur 23, 123 fixé au couvercle porte-injecteur 13, 113 dans la chambre de mélange 24, 124 réalisée dans, le corps de la chambre de mélange 12, 112 Le diamètre de la chambre de mélange est égal ou supé- rieur à la longueur axiale ce qui donne une forme com- pacte à l'installation L'alimentation de l'injecteur 23, 123 avec l'additif liquide se fait par une condui- te d'alimentation 25, 125; une soupape cadencée 26, 126 intégrée à la conduite d'alimentation 25, 125 assure un débit intermittent de l'additif liquide En changeant la fréquence de travail de la soupape caden- cée 26, 126, on assure la régulation du débit de l'ad- ditif liquide. Dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 1, l'injecteur 23 crée un jet regroupé 29. Lorsque le jet rencontre la pointe de distribution de jet 27 réalisée sur le fond de la chambre cylindrique 24, le jet 29 s'ouvre en éventail et est dévié par la goulotte de déviation de jet 28, arrondie, annulaire; il se forme ainsi un écoulement 30 de l'additif liqui- de le long de la paroi, de manière opposée à la direc- tion de l'injection, le long de la paroi de la chambre de mélange. L'ouverture 32 pour ajouter le mélange préa- lable de la chambre de mélange préalable 20 à la cham- bre de mélange 24 est réalisée sous la forme d'une fente annulaire à la manière d'une buse d'éjection en tenant compte du sens de l'écoulement 30 le long de la paroi de la chambre de mélange. Pour extraire le mélangé terminé de la cham- bre de mélange 24, le fond comporte plusieurs ouvertu- res axiales 33 à proximité du bord extérieur de la goulotte de déviation de jet 28; ces ouvertures con- duisent à la pompe centrifuge 14 Ce guidage du mélan- ge à plusieurs chemins vers la pompe centrifuge 14 s'oppose à toute démixtion. Pour stabiliser le mélange on a un disque rotatif de turbulence 34, 134 en amont de la pompe centrifuge 14, 114; ce disque assure par son grand nombre de perforations voisines, un renforcement de l'effet de mélange. L'installation selon le second exemple de réalisation correspondant à la figure 2 utilise une pression plus élevée pour l'additif liquide que l'in- stallation de la figure 1 Cette pression plus élevée de l'additif liquide permet d'utiliser un injecteur à jet 129 en forme de cône creux. La chambre de mélange 124 est adaptée à la forme conique du jet 129 et le diamètre de la chambre de mélange 124 est supérieur à sa longueur La forme du jet de l'injecteur 123 donne un écoulement 130 pour l'additif liquide injecté qui est dirigé le long de la paroi de la chambre de mélange vers la goulotte de déviation de jet 128 qui renvoie le liquide vers l'axe de la chambre de mélange 124. Une ouverture 132 qui conduit de la chambre de prémélange 120 à la chambre de mélange 124 permet le passage du prémélange formé du produit remis en circulation et du carburant avec un écoulement qui est sensiblement perpendiculaire à l'écoulement 130 le long de la paroi, vers la chambre de mélange 124 Ce courant croisé provoque une turbulence intense dans la chambre de mélange 124 assurant un mélange continu in- time entre le prémélange et l'additif liquide. L'ouverture 132 pour le courant additif du prémélange de la chambre de prémélange 120 vers la chambre de mélange 124 est une fente annulaire corres- pondant à une buse d'éjection tenant compte de la direction de l'écoulement 130 le long de la paroi de la chambre de mélange. Pour extraire le mélange terminé de la cham- bre de mélange 124, le fond comporte au centre de la goulotte de déviation de jet 128, une ouverture axiale 133 d'o partent des rainures radiales 135 conduisant vers la pompe centrifuge 114 Ce guidage à plusieurs chemins du mélange vers la pompe centrifuge 114 s'op- pose à toute démixtion. R E V E N D I C A T I O N S 1) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant liquide et d'un additif liquide pour la combustion dans un brûleur ou dans un moteur à combus- tion interne, comprenant une pompe qui conduit une fraction du mélange vers la combustion et remet en circulation la quantité résiduelle du mélange, une chambre de mélange en amont coaxialement à la chambre d'aspiration de la pompe, un injecteur pour l'additif liquide dont l'orifice de sortie est dirigé dans la chambre de mélange et une chambre de prémélange en amont de la chambre de mélange et communiquant avec celle-ci, la chambre de prémélange introduisant dans la chambre de mélange un prémélange de carburant et de produit de recirculation, installation caractérisée en ce que la chambre de mélange ( 24, 124) comporte un fond avec une goulotte de déviation de jet ( 28, 128) arrondie, annulaire, le diamètre de la chambre de mélange ( 24, 124) étant égal ou supérieur à son exten- sion axiale et au moins une liaison d'écoulement ( 33, 133) conduit du fond de la chambre de mélange ( 24, 124) vers la chambre d'aspiration de la pompe ( 14, 114). 2) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant et d'un additif liquide selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que l'injecteur ( 23) est une buse d'injection. 3) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant et d'un additif liquide selon la reven- dication 2, caractérisée en ce que la chambre de mélange ( 24) est en forme de tonneau. 4) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant et d'un additif liquide selon la reven- dication 3, caractérisée en ce que la goulotte de déviation de jet ( 28) au fond de la chambre de mélange ( 24) comporte une pointe de distribution de jet ( 27) coaxiale au jet d'injection ( 29). ) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant et d'un additif liquide selon la reven- dication 2, caractérisée par plusieurs ouvertures axiales ( 33) prévues à distance de la pointe de dis- tribution de jet ( 27) dans le fond de la chambre de mélange ( 24). 6) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant et d'un additif liquide selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que la buse d'injection ( 123) est une buse à jet conique. 7) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant et d'un additif liquide selon la reven- dication 6, caractérisée en ce que la chambre de mé- lange ( 124) présente une forme conique adaptée à la pointe conique de la buse d'injection ( 123). 8) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant et d'un additif liquide selon la reven- dication 6, caractérisée en ce que la goulotte de déviation de jet ( 128), annulaire, est réalisée à une distance radiale d'une ouverture axiale centrale ( 133). 9) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant et d'un additif liquide selon la reven- dication 8, caractérisée en ce que le chemin d'écoule- ment du mélange entre l'ouverture centrale ( 133) et la pompe ( 114) se compose de plusieurs rainures radiales ( 135). 10) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant et d'un additif liquide selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que l'ouverture ( 32, 132) pour le courant d'entrée du prémélange dans la chambre de mélange ( 24, 124) est une fente de forme annulaire assimilable à une buse d'éjection. 11) Installation pour réaliser un mélange d'un carburant et d'un additif liquide selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que la pompe ( 14, 114) comporte en amont, un disque à turbulence ( 34, 134), rotatif, placé dans le chemin d'écoulement du mélange.