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,,Procédé et appareil servant à régler'l'écoulement d'un combustible'*
Cette invention a trait à un procédé et à un appa- reil permettant de régler l'écoulement de deux fluides de poids spécifiques différents
Pour faire comprendre l'invention, on décrira spécia- lement son application aux appareils brûlant des hydrocar- bures liquides , Les hydrocarbures liquides tels que la gazoline sont très employés comme combustibles pour le chauffage et l'éclaireag Un générateur vaporisateur
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communiquant avec le réservoir est usuellement employé pour gazéifier le combustible avant sa pénétration dans le brûleur où il doit brûler .
Jusqu'à ce jour, ce générateur était chauffé par un chalumeau, une lampe à alcool ou une fraction de gazoline brute admise initialement dans une cuvette d'allumage placée au-dessous du générateur, la- quelle fraction était alors allumée de façon que sa flamme chauffe le générateur Ces procédés sont tous excessive- ment incommodes et exigent en outre du temps pour préchauf- fer le générateur vaporisateur qui, bien entendu, sera maintenu ultérieurement à la température voulue par la chaleur de la combustion .Les réservoirs à combustible contiennent usuellement du liquide sous pression, de sorte qu'il existe un espace d'air au-dessus du liquide . L'air dudit espace devient extrêmement imprégné des éléments les plus volatils du combustible et constitue un très bon combustible à l'état gazeux .
Tenant compte de cet état de choses, les inventeurs ont cherché à utiliser efficacement cet air carburé pour chauffer initialement le générateur vaporisateur .Audun des procédés et appareils appliqués ou proposés jusqu'ici à cet effet necomportait de disposi- tif permettant de couper automatiquement l'admission d'air carburé lorsque le générateur devenait assez chaud pour Vaporiser le liquide , Par conséquent, l'air carburé brû- lait de façon satisfaisante, mais la perte de pression ré- sultant du gaspillage de cet air employé comme agent de préchauffage avait rendu son emploi impopulaire et indési- rable Ceci était dû principalement au fait que les obtu- rateurs à main étaient nécessaires pour couper l'admission de combustible gazeux et que, moment où l'opérateur
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arrêtait la consommation de gaz,
la pression était devenue si faible qu'elle était insuffisante pour refouler le li- quide dans le générateur 'Par conséquent, l'usager était obligé de refouler une nouvelle quantité d'air dans le ré- servoir à l'aide de la pompe .
L'invention envisage un procédé, et un appareil pour le réaliser, qui permettent d'utiliser initialement le fluide gazeux, de préférence provenant de la partie supé- rieure du réservoir, comme agent de préchauffage et grâce auxquels l'admission de bombustible gazeux ou d'air car- buré arrivant de cette partie supérieure du réservoir est coupée automatiquement aussitôt que le générateur vapori- sateur est devenu assez chaud pour vaporiser le liquide fourni au générateur, ceci étant dû au fait que le généra- teur est chauffé de façon à dilater le liquide à plusieurs centaines de fois son volume original, de sorte que, par la suite, le combustible liquide se rend au brûleur en quantités suffisantes pour satisfaire à la demande du brû- leur .
Pour mieux faire comprendre le principe générique de l'invention et certaines de ses adaptations, on se référe- ra aux dessins annexés dans lesquels
Fig. 1 est une vue perspective d'une des extrémités d'un réchaud ou fourneau de cuisine auquel l'invention est appliquée, le réservoir étant partiellement brisé ,
Fig. 2 est une coupe transversale fragmentaire du réservoir et du tuyau d'alimentation à une échelle plus. grahde
Fig. 3 est une vue, partie en coupe et partie en
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élévation, d'une disposition 6 Apbrftleur
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Fig. 4 est une vue schématique représentant l'arti- fice auquel on a recourt pour introduire directement du combustible dans le brûleur sans le préchauffer
Fig. 5 est une vue, partie en élévation et partie en coupe, d'une lanterne à laquelle l'invention est appli- quée .
Fig. 6 représente à grande échelle, partie en coupe et partie en élévation, un dispositif employé dans le ré- servoir de la lampe pour maintenir un niveau de liquide constant .
Il existe un grand nombre de mécanismes qui peuvent être utilisés pour réaliser le procédé suivant l'invention et les dessins ne représentent, à titre d'exemples, que quelques-uns des modes de réalisation . Dans la figure 1, le bâti 1 du réchaud, le générateur vaporisateur 2 commu- niquant avec le réservoir 3, le collecteur 4 du brûleur et le brûleur 5 sont tous anciens et bien connus . Le réser- @ voir reçoit du combustible liquide sous pression, un espa-! ce d'air 6 étant ménagé au-dessus du niveau de liquide nor- nal dans le réservoir, l'air étant introduit par tout dis- positif convenable tel que, par exemple, une pompe 7 in- corporée au réservoir . Dans les figures 1, 2 et 3, on a représenté l'application de l'invention à un dispositif de préchauffage dans lequel on emploie la disposition suivan- te .
Un tuyau d'alimentation 8 pénètre dans le réservoir
3, son extrémité d'admission 9 étant située au-dessous du niveau normal du liquide dans le réservoir . Dans l'ex- trémité inférieure du tuyau 8 est disposé un ajutage dé- ¯ ponta@le 10 présentant un orifice 11 de section limitée plus petite que celle-du tuyau 8 mais plus grande que celle
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de l'orifice d'échappement du générateur 2 . Ceci-.est important parce qu'il est désirable d'établir une certaine pression dans le générateur .
Un tuyau d'amenée de fluide gazeux 12 se termine par une de ses extrémités au-dessus du niveau normal du liquide dans le réservoir et communique par l'autre extrémité avec le tuyau 8 en un point de ce tuyau situé au-dessous du niveau de liquide normal, par exemple en 13 . Le tuyau ou conduit à combustible 8 est muni, à l'extérieur du réservoir, d'un obturateur à com- mande manuelle 14 qui, lorsqu'il est ouvert, établit la communication entre ce tuyau et un tuyau 15 aboutissant au brûleur préohauffeur 16, muni d'Orne cornue 17 qui diri- ge la flamme vers le générateur 18 du préohauffeur et vers le générateur 2 du collecteur 4 du brûleur . Le préchauf- feur 16 peut reposer sur le collecteur 4 et peut être fixé au bâti par un bras 19 .
Dans cette construction, avant que l'obturateur 20 du générateur 2 ait été ouvert, l'opérateur ouvre l'obtura- teur 14 . Geoi permet au combustible gazeux ou air carburé de passer par l'orifice d'admission 21 du tube 12 dans le tuyau 8 où il se mélange avec la quantité relativement fai- ble de combustible liquide pénétrant dans ce tuyau par l'orifiae de section limitée 11, de sorte qu'un gaz riche est délivré au brûleur préchauffeur 16 . La flamme d'une allumette appliquée au brûleur détermine une combustion immédiate sous forme d'une flamme relativement bleue, le combustible pénétrant dans le brûleur sous pression, de sorte qu'un jet de flamme chaud est projeté sur le généra- teur 2 et sur le générateur préchauffeur 18 dont l'orifice de sortie est plus petit que l'orifice 10 .
Aussitôt que
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le générateur 18 devient assez chaud pour vaporiser le contenu liquide du bombustible qui y passe, ce combustible liquide se vaporise et produit un volume de vapeur plusieun uentaines de fois plus grand que son volume liquide initiai de sorte qu'il remplit partiellement le tuyau 18, et somme l'orifice 11 est plus grand que l'orifice de sortie du générateur 2, il s'établit dans le tuyau 8 une pression suffisante pour ralentir l'écoulement du liquide et de l'air en permettant au liquide de monter par l'orifice 11 dans le tuyau 8 et dans le tuyau 15 en quantité suffisan- te pour satisfaire à la demande du brûleur et obturer ef- fectivement l'orifice d'échappement du tuyau 12,
en arrê- tant ainsi l'arrivée de fluide gazeux de l'espace 6 situé au-dessus du liquide ...aussi longtemps que le générateur 18 du tuyau 15 est assez chaud pour transformer le liquide en vapeur, l'accroissement de la valeur de la vapeur em- pêche la perte de pression de l'espace à air ou vapeur 6; pendant ce temps, seul du liquide monte par le.tuyau 8 et pénètre dans le générateur 18 où il se transforme en va- peur .
L'efficacité de l'obturation , est certaine parce que, après que le réchaud a été allumé, il peut brûler jusqu'à ce que toute ou sensiblement toute la gazoline ait été brûlée sans perte appréciable de pression autre que celle occasionnée par une diminution de la provision de combustible, et la demanderesse suppose que la pression due à l'expansion du contenu liquide par l'effet de la vaporisation du combustible permet au liquide de monter dans le tuyau 8 en passant devant l'orifice 13 de façon à constituer un joint hydraulique empêchant l'arrivée d'air par le tuyau 12 .
Ceci peut ne pas être entièrement
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correct, mais on a constaté que la vaporisation du contenu liquide par l'effet de la chaleur et de l'expansion de la vapeur a réellement comme résultat de couper sensiblement toute arrivée d'air aussit8t que le combustible du brûleur s'enflamme . Par conséquent, l'invention ne doit pas être considérée comme limitée à des détails de construction quels qu'ils soient, étant donné que, à la connaissance de la demanderesse, aucun des dispositifs appliqués ou propo- sés jusqu'à ce jour n'atait encore jamais fournide l'air ou un combustible gazeux pour la combustion initiale et interrompu automatiquement cette fourniture par la chaleur fournie par le brûleur .
'
Dans la figure 4, on a représenté la même construction de réservoir que celle des figures 1 et 2, excepté que, dans ce cas, le tuyau 15 débouche directement dans un gé- nérateur vaporisateur 22 qui débouche lui-même dans le dis- positif d'admission de vapeur 23 du brûleur 24, de sorte que, au lieu d'employer un préchauffeur, la vapeur gazeuse peut s'enflammer aux becs de brûleur 25, et lorsque la flamme des beos de brûleur 26 a élevé le générateur 22 à une température suffisante pour vaporiser le contenu liqui- de du combustible, l'air cesse de s'échapper par le tube 12 . Dans cette disposition, on n'emploie pas de préchauf- feur.
Dans les figures 5 et 6, on a représenté l'applica- tion de l'invention a une lampe ou lanterne dont la cons- truction n'est sensiblement pas modifiée . Le socle- réservoir 27, le conduit 28, le générateur 29, la chambre de mélange 30, le tube à.air 31, le brûleur ou les porte- manchon 32 et les manchons 33 sont ceux employés à l'heure
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actuelle dans les lampes ou lanterne à essence . La seule différence entre les lampes actuelles et celle suivant l'invention est que le tube à combustible 34 qui communique avec le conduit 28 présente un orifice de section limitée 35 à son extrémité inférieure .
Autour de l'extrémité in- férieure est constituée une enveloppe établie sous forme d'un petit réservoir auxiliaire 36 dont la paroi inférieu- re présente un orifice d'admission de liquide 37 destiné à être fermé par une soupape 38 qui est commandée par un flotteur lorsque le niveau de liquide dans le réservoir atteint une valeur prédéterminée, cette soupape s'ouvrant bien entendu lorsque le flotteur 39 descend par suite d'une chute du niveau du liquide 40 .
Un tube à air 41 fait com- muniquer l'espace d'air 42 du réservoir principal avec l'espace d'air 43 du petit réservoir 36, et il existe un tube à air 44 faisant communiquer l'espace d'air du petit réservoir 36 avec le tube 34, de sorte que, lorsqu'on ou- vre le pointeau 45 du générateur, un combustible gazeux riche passe des espaces 42 et 43 dans les tubes 41 et 44, monte par le tuyau 34 dans l'espace ou chambre de mélange 30, puis pénètre dans le brûleur ou manchon 33 où il peut être allumé instantanément pour donner une flamme incan- descente , La chaleur du manchon élève dans un espace de temps excessivement court la température du générateur 29 dans une mesure suffisante pour vaporiser le contenu li- quide du combustible,
la vapeur se dilatant dans une mesu- re telle que l'admission d'air ou de combustible gazeux provenant des espaces 42 et 43 se trouve coupée et qu'il ne monte plus dans le générateur que du combustible liqui- de .
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L'avantage de la disposition d'un réservoir auxiliai- re est que le liquide ne monte pas trop haut daims le tuyau d'échappement et qu'on dispose par suite d'un excès de combustible liquide pouvant se mélanger avec l'air lors- qu'on allume le brûleur
Une autre caractéristique importante de l'invention est que, dans le cas où la flamme viendrait à s'éteindre pour une cause quelconque, le générateur se refroidit en provoquant la condensation du combustible vaporisé dans le tuyau allant du réservoir au brûleur, ce qui diminue la contre-pression et permet à l'air comprimé que renfer- me l'espace 42 de s'échapper de la partie supérieure du réservoir principal .
Par c'onséquent; le combustible li- quide n'aura pas tendance à s'inflitre dans les brûleurs et à se déverser sur le plancher, ce qui est constamment sujet à se produire dans les.brûleurs actuels employant du bombustible liquide sous pression .
-,Revendications ..
1. Un procédé pour régler le passage de deux flui- des combustibles de poids spécifiques différents à un brûleur, ce procédé consistant à fournir deux fluides dans un certain rapport volumétrique pendant la combustion ini- tiale et à augmenter alors le volume d'un des fluides de telle sorte que la proportion volumétrique de l'autre fluide prédomine sur la proportion du premier pour retar- der son écoulement .
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,, Method and apparatus for controlling 'fuel flow' *
This invention relates to a method and apparatus for controlling the flow of two fluids of different specific gravities.
In order to understand the invention, its application to devices burning liquid hydrocarbons will be described in particular. Liquid hydrocarbons such as gasoline are widely used as fuels for heating and lighting. A vaporizer generator
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communicating with the tank is usually employed to gasify the fuel before it enters the burner where it is to be burned.
Until today, this generator was heated by a torch, an alcohol lamp or a fraction of crude gasoline initially admitted into an ignition bowl placed below the generator, which fraction was then ignited so that its flame heats the generator These processes are all excessively inconvenient and furthermore require time to preheat the vaporizer generator which, of course, will subsequently be maintained at the desired temperature by the heat of combustion. The fuel tanks usually contain liquid under pressure, so that there is an air space above the liquid. The air in said space becomes extremely impregnated with the most volatile elements of the fuel and constitutes a very good fuel in the gaseous state.
Taking this state of affairs into account, the inventors sought to effectively use this carburized air to initially heat the vaporizer generator. None of the methods and apparatus applied or proposed hitherto for this purpose did not include a device making it possible to automatically cut off the vapor. intake of carbureted air when the generator became hot enough to Vaporize the liquid, Consequently, the carburized air burned satisfactorily, but the loss of pressure resulting from the wastage of this air used as a preheater had rendered its unpopular and undesirable use This was mainly due to the fact that the hand shutters were required to shut off the gaseous fuel inlet and that, when the operator
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stopped gas consumption,
the pressure had become so low that it was insufficient to force the liquid back into the generator. Therefore, the user was forced to force a new quantity of air into the tank with the aid of the pump.
The invention contemplates a method, and an apparatus for carrying it out, which permits the initial use of the gaseous fluid, preferably from the upper part of the reservoir, as a preheating agent and by which the admission of gaseous fuel or fuel air arriving from this upper part of the tank is automatically cut off as soon as the generator vaporizer has become hot enough to vaporize the liquid supplied to the generator, this being due to the fact that the generator is heated so as to expand the liquid to several hundred times its original volume so that thereafter liquid fuel flows to the burner in sufficient quantities to meet the burner demand.
In order to better understand the generic principle of the invention and some of its adaptations, reference is made to the appended drawings in which
Fig. 1 is a perspective view of one of the ends of a stove or kitchen stove to which the invention is applied, the reservoir being partially broken,
Fig. 2 is a fragmentary cross section of the tank and supply pipe on a larger scale. grahde
Fig. 3 is a view, part in section and part in
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elevation, of a layout 6 Apbrftleur
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Fig. 4 is a schematic view showing the device which has been used to introduce fuel directly into the burner without preheating it.
Fig. 5 is a view, partly in elevation and partly in section, of a lantern to which the invention is applied.
Fig. 6 shows on a large scale, partly in section and partly in elevation, a device employed in the lamp reservoir to maintain a constant liquid level.
There are a large number of mechanisms which can be used to carry out the method according to the invention and the drawings show, by way of example, only a few of the embodiments. In FIG. 1, the frame 1 of the stove, the vaporizer generator 2 communicating with the reservoir 3, the manifold 4 of the burner and the burner 5 are all old and well known. The reservoir receives liquid fuel under pressure, a space! this air 6 being provided above the normal liquid level in the reservoir, the air being introduced by any suitable device such as, for example, a pump 7 incorporated in the reservoir. In Figures 1, 2 and 3, there is shown the application of the invention to a preheating device in which the following arrangement is employed.
A supply pipe 8 enters the tank
3, its inlet end 9 being located below the normal level of the liquid in the reservoir. In the lower end of the pipe 8 is disposed a nozzle 10 having an orifice 11 of limited section smaller than that of the pipe 8 but larger than that
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from the generator exhaust port 2. This is important because it is desirable to build up some pressure in the generator.
A gaseous fluid supply pipe 12 ends at one of its ends above the normal level of the liquid in the tank and communicates through the other end with the pipe 8 at a point of this pipe located below the level of normal liquid, for example in 13. The pipe or fuel pipe 8 is provided, outside the tank, with a manually operated shutter 14 which, when it is open, establishes communication between this pipe and a pipe 15 leading to the preheater burner 16. , fitted with a retort 17 which directs the flame towards the generator 18 of the preheater and towards the generator 2 of the collector 4 of the burner. The preheater 16 can rest on the manifold 4 and can be fixed to the frame by an arm 19.
In this construction, before the shutter 20 of the generator 2 has been opened, the operator opens the shutter 14. Geoi allows the gaseous fuel or carburized air to pass through the inlet 21 of the tube 12 into the pipe 8 where it mixes with the relatively small quantity of liquid fuel entering this pipe through the orifice of limited section. 11, so that a rich gas is supplied to the preheater burner 16. The flame of a match applied to the burner causes immediate combustion in the form of a relatively blue flame, the fuel entering the burner under pressure, so that a hot jet of flame is projected onto generator 2 and onto the preheater generator 18, the outlet of which is smaller than the orifice 10.
As soon as
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the generator 18 becomes hot enough to vaporize the liquid contents of the bombustible which passes through it, this liquid fuel vaporizes and produces a volume of vapor several hundred times greater than its initial liquid volume so that it partially fills the pipe 18, and sum the orifice 11 is larger than the outlet of the generator 2, it is established in the pipe 8 a sufficient pressure to slow down the flow of the liquid and the air by allowing the liquid to rise by the the orifice 11 in the pipe 8 and in the pipe 15 in a quantity sufficient to satisfy the demand of the burner and effectively close the exhaust orifice of the pipe 12,
thus stopping the arrival of gaseous fluid from the space 6 above the liquid ... as long as the generator 18 of the pipe 15 is hot enough to transform the liquid into vapor, the increase in value steam prevents the loss of pressure in the air or vapor space 6; during this time, only the liquid rises through the pipe 8 and enters the generator 18 where it turns into vapor.
The effectiveness of the shut-off is certain because, after the stove has been lit, it can burn until all or substantially all of the gasoline has been burned without appreciable loss of pressure other than that caused by a decrease. of the fuel supply, and the applicant assumes that the pressure due to the expansion of the liquid content by the effect of the vaporization of the fuel allows the liquid to rise in the pipe 8, passing in front of the orifice 13 so as to constitute a hydraulic seal preventing air from entering through the pipe 12.
This may not be entirely
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correct, but it has been found that the vaporization of the liquid contents by the effect of heat and expansion of the vapor actually results in substantially shutting off all air supply as soon as the burner fuel ignites. Consequently, the invention should not be considered as limited to construction details whatever they may be, since, to the knowledge of the applicant, none of the devices applied or proposed to date have Air or a gaseous fuel for the initial combustion has never yet been supplied and this supply automatically interrupted by the heat supplied by the burner.
'
In FIG. 4, the same reservoir construction as that of FIGS. 1 and 2 has been shown, except that, in this case, the pipe 15 opens directly into a vaporizer generator 22 which itself opens into the device. inlet 23 of the burner 24, so that, instead of employing a preheater, the vapor gas can ignite at the burner nozzles 25, and when the flame of the burner beos 26 has raised the generator 22 to temperature sufficient to vaporize the liquid content of the fuel, air stops escaping through tube 12. In this arrangement, no preheater is used.
Figures 5 and 6 show the application of the invention to a lamp or lantern, the construction of which is not substantially modified. The base-reservoir 27, the conduit 28, the generator 29, the mixing chamber 30, the air tube 31, the burner or the sleeve holders 32 and the sleeves 33 are those employed by the hour.
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current in lamps or gasoline lantern. The only difference between current lamps and that according to the invention is that the fuel tube 34 which communicates with the duct 28 has an orifice of limited section 35 at its lower end.
Around the lower end is formed a casing established in the form of a small auxiliary tank 36, the lower wall of which has a liquid inlet 37 intended to be closed by a valve 38 which is controlled by a valve. float when the liquid level in the tank reaches a predetermined value, this valve opening of course when the float 39 descends due to a drop in the level of the liquid 40.
An air tube 41 communicates the air space 42 of the main tank with the air space 43 of the small tank 36, and there is an air tube 44 communicating the air space of the small. tank 36 with tube 34, so that when the generator needle 45 is opened, a rich gaseous fuel passes from spaces 42 and 43 into tubes 41 and 44, rises through pipe 34 into the space or mixing chamber 30, then enters the burner or sleeve 33 where it can be ignited instantaneously to give an incandescent flame, The heat of the sleeve raises in an excessively short space of time the temperature of the generator 29 to a sufficient extent to vaporize the liquid content of the fuel,
the vapor expanding to such an extent that the admission of air or gaseous fuel from spaces 42 and 43 is cut off and only liquid fuel rises in the generator.
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The advantage of the provision of an auxiliary tank is that the liquid does not rise too high in the exhaust pipe and that there is consequently available an excess of liquid fuel which can mix with air during the process. - light the burner
Another important feature of the invention is that, in the event that the flame goes out for any reason, the generator cools down causing the vaporized fuel to condense in the pipe from the tank to the burner, which decreases back pressure and allows the compressed air in space 42 to escape from the top of the main tank.
Therefore; liquid fuel will not tend to seep into the burners and spill onto the floor, which is a constant prone to occur in today's burners employing pressurized liquid fuel.
-, Claims ..
1. A method of regulating the passage of two fluids of different specific gravities to a burner, which method comprises supplying two fluids in a certain volumetric ratio during the initial combustion and then increasing the volume of one of them. fluids such that the volumetric proportion of the other fluid predominates over the proportion of the first to retard its flow.