MC1081A1 - Procede et dispositif pour eviter la pollution de l'atmosphere par des gaz nocifs - Google Patents
Procede et dispositif pour eviter la pollution de l'atmosphere par des gaz nocifsInfo
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Description
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BKEVET D'INVENTION Etablissement MANASSA
(Inventeur : Maria TEMMEBMAN-VOLCHER)
"Procédé et dispositif pour éviter la pollution de l'atmosphère par des gaz nocifs."
L'invention concerne essentiellement un procédé et un dispositif permettant d'éviter la pollution de l'atmosphère par des gaz nocifs tels que les oxydes d'azote, le monoxyde de carbone, les , ■ hydrocarbures et gaz de pétrole imbrûlés, l'anhydride sulfureux.
S" Ce problème revêt actuellement une importance particulière,
et de nombreux essais ont déjà été tentés pour réduire ou éliminer
ces gaz nocifs présents dans les gaz ou fumées rejetés à l'atmosphère par les cheminées d'usines, les systèmes d'échappement des moteurs à combustion interne des véhicules automobiles, etc...
On connaît déjà un grand nombre de procédés et de dispositifs qui sont destinés à purifier les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne. Cependant, ces moyens connus ne donnent pas entière satisfaction, car d'une part, ils sont souvent complexes, coûteux et d'une fiabilité faible, et d'autre part ils ne permettent pas d'éliminer totalement les oxydes d'azote, le monoxyde de carbone et les autres gaz nocifs présents dans les gaz d'échappement.
De plus, ces moyens connus sont pour la plupart destinés à éliminer ou décomposer les gaz nocii^ et non à empêcher leur formation.
Enfin, ces moyens connus sont difficilement applicables à l'épuration des gaz ou fumées rejetés à l'atmosphère par les cheminées d'usines.
La présente invention a précisément pour but de pallier les inconvénients de ces moyens connus, et cela grâce à un procédé et un dispositif extrêmement simples, peu coûteux et d'une fiabilité sûre.
L'invention propose à cet effet un procédé pour éviter la pollution de l'atmosphère par des gaz nocifs, et notamment par les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, qui est caractérisé en ce qu'il consiste à empêcher la formation et/ou à provoquer la décomposition, au moyen de vapeur d'eau, des gaz nocifs tels que le monoxyde de carbone, les oxydes d.'azo.te, l'anhydride sulfureux et les hydrocarbures imbrûlés en faisant passer la vapeur d'eau sur un élément comprenant du cérium ou du germanium et en amenant'cette vapeur'd'eau à l'endroit de formation des gaz nocifs, par exemple en l'introduisant dans le collecteur d'admission
d'air du moteur.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à empêcher la formation et/ou à provoquer la décomposition des gaz nocifs précités au moyen d'hydrogène produit par la décomposition de vapeur d'eau par du cérium ou du germanium.
On constate en effet, de façon surprenante, l'absence totale d'oxydes d'azote et de monoxyde de carbone dans les gaz
"d'échappement rejetés à l'atmosphère, lorsque la vapeur d'eau,
introduite dans le collecteur d'admission par exemple, passe sur ou un alliage un composé/ comprenant du cérium ou du germanium avant de péneteer dans les cylindres du moteur, dans lesquels se produit la combustion et donc la formation des oxydes d'azote, du monoxyde de carbone, des hydrocarbures imbrûlés et de l'anhydride sulfureux.
Ainsi, de façon extrêmement simple et avec des moyens peu coûteux on élimine les plus grands dangers de pollution de l'atmosphère par des gaz nocifs.
Un avantage corollaire de l'invention est que la combustion du mélange combustible se fait de façon plus efficace, que l'on constate une baisse faible, mais réelle de la consommation de carburant, que simultanément on évite la formation de calamine, et que la puissance délivrée par le moteur est légèrement augmentée.
Selon encore une autre caractéristique du procédé selon l'invention-, on fait passer la vapeur d'eau sur un élément contenant de 0,5 à 100 $ de cérium et de préférence de 36 à 40 % de cérium, ou bien contenant de 45 à 80 % de germanium.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comprenant une canalisation ou analogue dans laquelle passe un mélange gazeux susceptible de contenir ou de provoquer la formation des gaz nocifs précités, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens pour l'introduction de vapeur d'eau dans la canalisation, et au
- 4 -
moins un élément comprenant du cérium ou du germanium disposé sur le passage de la vapeur d'eau.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, ce dispositif forme un système d'admission pour un moteur à combus-5 tion interne, par exemple de véhicule automobile, comprenant un filtre à air et un collecteur d'admission conduisant aux cylindres du moteur, caractérisé en ce que les moyens d'introduction de vapeur d.'eau débouchent dans ce collecteur ou dans le filtre à air.
l'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails, ■Ao caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront mieux au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant divers modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels :
^5" - la figure 1 est une vue schématique en coupe" d'un collec teur d'admission de moteur à combustion interne, pourvu du dispositif selon l'invention ;
- la figure 2 représente plus en détail les moyens d'introduction de vapeur d'eau du dispositif représenté en figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe d'une cheminée d'usine pourvu du dispositif selon l'invention ; et
- les figures 4, 5 et 6 sont des graphes illustrant l'influence du procédé selon l'invention sur la puissance d'un moteur à combustion interne, sur sa consommation spécifique et sur les
£5" les pourcentages de composés nocifs contenus dans les gaz d'échappement .
En figure 1, on a donc représenté l'application du procédé et du dispositif selon l'invention à un système d'admission de moteur à-combustion interne, par exemple pour véhicule automobile.
^ Ce système d'admission comprend, d'une façon connue en soi,
une canalisation 1 dont la paroi interne comprend un venturi 2, et
qui forme l'entrée d'un collecteur d'admission 3 du moteur à combustion interne, l'entrée de la canalisation 1 est coiffée d'un filtre à air 4-, et l'air d'alimentation du moteur pénètre donc par ce filtre à air dans la canalisation 2 et s'écoule dans la direc-5 tion indiquée par la flèche 5.
Un carburateur 6, alimenté de façon classique en carburant liquide tel que de l'essence, est disposé à proximité immédiate de la canalisation 1 et envoie, dans le venturi 2 du carburant liquide pulvérisé en fines gouttelettes par l'intermédiaire d'un gicleur non représenté, la flèche 7 indique l'admission de ce carburant pulvérisé dans le venturi 2 de la canalisation 1.
le système d'admission comprend également un papillon des gaz 8 disposé en aval du venturi 2 et permettant de régler le débit, vers les cylindres, du mélange d'air d'alimentation et de carburant pulvérisé.
Selon l'invention, ce système d'admission comprend
également des moyens 9 permettant l'introduction de vapeur d'eau dans le venturi 2, comme indiqué par la flèche 10, ou en amont de celui-ci, comme indiqué en 22. Une grille ou autre élément 11 en ou alliage cérium ou en un. composé/contenant du cérium est disposée en aval du venturi 2, par exemple juste à l'entrée du collecteur d'admission 3, de telle sorte que le mélange d'air d'alimentation, de carburant pulvérisé, et de vapeur d'eau aspiré dans le collecteur d'admission 3 passe au travers de cette grille 11.
Des moyens permettent l'introduction de vapeur d'eau dans le venturi 2 ou dans le filtre à air 4 en fonction du régime de fonctionnement du moteur, par exemple de la même façon que le carburateur 6 permet de régler l'admission de carburant dans le venturi 2.
On a en outre représenté en figure 2 un mode de réalisation des moyens d'amenée de vapeur d'eau dans la canalisation 2.
Ces moyens comprennent essentiellement un réservoir d'eau
13, fermé; hermétiquement et qui est relié par un tube plongeur 1.4 - muni d'un robinet 15 à l'intérieur d'un échangeur de chaleur 16 en contact avec le ou les conduits d'échappement 17 du moteur. Ii'échangeur de chaleur 16 est muni d'une entrée d'air 18 et d'un 5* conduit de.sortie de vapeur d'eau 19 qui débouche à l'intérieur du collecteur d'admission d'air 1 par une buse ou tuyère 21 orientée longitudinalement dans ce collecteur et dans le sens de l'écoulement .de l'air 5.
Ce dispositif fonctionne de la façon suivante : ^ la disposition du réservoir fermé 13 au-dessus de 1'échan geur de chaleur 16 garantit un niveau sensiblement constant de l'eau dans cet échangeur de chaleur, et le remplacement automatique de la quantité d'eau transformée en vapeur d'eau par échange de chaleur avec les gaz d'échappement passant dans le conduit 17. la disposition de la buse ou tuyère 21 longitudinalement dans le collecteur d'admission d'air garantit que le débit de vapeur d'eau admis dans ce collecteur par aspiration par le débit d'air est fonction du débit d'air admis dans les cylindres, de sorte que l'on obtient ainsi une commande et une régulation automatiques de la quantité de la vapeur d'eau admise dans ce collecteur selon les divers régimes de fonctionnement du moteur.
le choix approprié des dimensions du conduit 19 et de la tuyère 21, ou au moyen d'une vanne 20 montée sur le conduit 19 avant l'entrée dans le collecteur d'admission d'air.
d'eau introduits dans le venturi 2 sont aspirés dans le collecteur d'admission 3, et passent ainsi au travers de la grille 11 de cérium ou germanium ou d'un composé ou alliage contenant du cérium ou du germanium. Ce mélange est ensuite distribué dans les divers cylindres du moteur, pour y être brûlé de façon classique, les gaz de le débit de vapeur d'eau peut être réglé à l'origine par l'air d'alimentation, le carburant pulvérisé, et la vapeur
combustion produits étant ensuite rejetés à l'atmosphère par le système d'échappement du moteur.
On notera que les moyens 9 permettant l'introduction de vapeur d'eau dans le moteur, peuvent être reliés directement au filtre à air 4 par une canalisation 22, comme représenté en traits pointillés en figure 1, utilisée à la place de la canalisation 10 débouchant dans le venturi 2.
Egalement, on peut utiliser, à la place de .la. grille 11, un fil torsadé en cérium ou contenant du cérium, qui sera disposé soit dans la canalisation 10, soit dans la canalisation 22 et qui pourra ainsi être échangé facilement quand il sera usé. On a en effet constaté que le cérium ou le germanium utilisé disparaissait petit-à-petit lors du fonctionnement du moteur.
On a également remarqué qu'on obtenait le même résultat en utilisant du germanium à la place du cérium. Dans tous les cas, on peut utiliser soit du cérium pur, soit du germanium pur, soit un composé ou un alliage contenant de 0,5 à 100 $ de cérium, et de préférence de 36 à 40 fo de cérium, ou bien un composé ou un alliagé contenant de 45 à 80 % de germanium de préférence, le reste de l'alliage ou du composé étant par exemple du fer.
les résultats procurés par le procédé et le dispositif selon l'invention ont été représentés schématiquement dans les figures 4, 5 et 6, en comparaison avec les résultats procurés par les dispositifs antérieurs connus. Dans les trois figures, les courbes obtenues dans un moteur équipé du dispositif selon l'invention sont représentées en traits pleins tandis que les courbes obtenues par un moteur selon l'art antérieur, non équipé du dispositif selon l'invention, sont représentées en traits pointillés.
la figure 4 représente la variation de puissance en chevaux-vapeur délivrée par un moteur, en fonction du régime de fonctionnement du moteur (en tours/mn).
La figure 5 représente les variations de consommation spécifique (en grammes) en fonction du régime de fonctionnement du moteur (en tours/mn).
Enfin, la figure 6 représente le pourcentage de monoxyde de carbone présent dans les gaz d'échappement du moteur, en fonction du régime de fonctionnement du moteur (en tours/mn), ce pourcentage de monoxyde de carbone étant obtenu par analyse des gaz d'échappement par chromatographie en phase gazeuse. On constate que, dans un moteur à combustion interne non équipé du dispositif selon l'invention, le pourcentage de monoxyde de carbone varie entre 4 et 5,5 ^ en fonction du régime du moteur, tandis que ce pourcentage est complètement nul pour un moteur équipé du dispositif selon l'invention. De même, on a constaté que les pourcentages des gaz sui—> vants : hydrocarbures imbrûlés, UO + NO^, S0£, qui sont généralement compris entre 1 et 3 f°, sont sensiblement nuls dans le cas d'un moteur à combustion interne équipé du dispositif selon l'invention.
Le cérium ou le germanium, sur lequel passe la vapeur d'eau, provoque la décomposition de la vapeur d'eau et l'on obtient ainsi de l'hydrogène, et l'on peut supposer que cet hydrogène comprend de l'hydrogène naissant ou atomique. Le résultat est que l'on empêche la formation ou que l'on provoque la décomposition des composés polluants tels que les oxydes d'azote, le monoxyde de carbone, les hydrocarbures imbrûlés et l'anhydride sulfureux, qui sont généralement présents dans les gaz de combustion rejetés à l'atmosphère
Le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent s'appliquer à des moteurs à combustion interne à carburateur ou à injection directe, à des moteurs du type Diesel, à des moteurs à turbines, à des turbo-réacteurs, à des chauffages domestiques, et à des cheminées industrielles.
; A titre d'exemple, on a représenté schématiquement en figure 3 une telle application de l'invention à l'épuration des gaz ou des fumées qui sont rejetées dans l'atmosphère par une
-h chemin.ee d'usines.
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■$!- S» m i
JF s": i '' Cette cheminée 25 est pourvue "de moyens 26 permettant
' ' • .
c.' d1 amener de la vapeur dfeau, comme indiqué en 27? à l'intérieur ai. de la cheminée, les gaz ou fumées, rejetés par cette cheminée se jj. 1
mélangent en 28 à la vapeur d'eau, et passent au travers d'une Ifv ,
n'grille 29 de cérium ou de germanium, ou d'un composé ou alliage M contenant du cérium ou de germanium, qui est disposée en aval de g* 1,|introduction 27 de vapeur d'eau dans la cheminée. On peut éga-
"f' '-Ï.: • • V .
iRC'lement disposer, à l'intérieur de la canalisation 27 d'introduction
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wSt de"vapeur d'eau, un fil torsadé en cérium ou en germanium, ou en
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un;aliiâge^contenant du cérium ou du germanium. On a constaté qu'une
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-fi ^ A.'azo"ke présents dans les gaz et les fumées re jetés à l'atmosphère.
5- ^ #
ainsi que le fluor et les composés fluorés, l'anhydride sulfureux,
■8O
IS
3o
& etc...
'■ On remarquera également que l'introduction de vapeur d'eau, en association avec son passage sur du cérium ou du germanium, peut se faire également de façon avantageuse juste au point de formation dés composés polluants, ou légèrement en amont de ce point de formation. . .
>■■■ On remarquera encore que la grille de cérium ou de germanium , peut être remplacée par un revêtement ou une couche de cérium ou de germanium ou d'un composé contenant du cérium ou du. germanium . sur les parois de la canalisation.
On notera que, dans certains cas, la vapeur d'eau utilisée peut être remplacée par un milieu approprié susceptible de produire de l'hydrogène par décomposition simple.
. . Enfin, on "a remarqué que, dans le cas d'un moteur à combustion interne, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque le pointeau de ralenti du carburateur est réglé pour la formation
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d'un mélange combustible pauvre et que le réglage du gicleur de puissance reste normal. Il s'agit donc, non d'un appauvrissement . du mélange combustible, mais de son enrichissement, d'où, une meilleure" carburation et combustion non seulement au régime normal du moteur 5 mais-également au ralenti, malgré le réglage pauvre au ralenti, cet avantage étant impossible à obtenir sans le dispositif selon l'in-. vention. :
' L'invention n'est donc nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre ^iO. d'exemple. En particulier, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits et représentés, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont réalisées selon son esprit et
, mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.
Claims (15)
1. Procédé pour éviter la pollution de l'atmosphère par des gaz nocifs et notamment par les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il consiste à empêcher la formation et/ou à provoquer la décomposition, au moyen de vapeur d'eau,'des gaz nocifs tels que le monoxyde de carbone les oxydes 'd'azote, les hydrocarbures imbrûlés et l'anhydride sulfureux, en faisant passer la vapeur d'eau sur un élément comprenant du cérium ou du germanium et en amenant cette vapeur d'eau à l'endroit de formation des gaz nocifs par exemple en l'introduisant dans le collecteur d'admission d'air du moteur.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on produit la vapeur d'eau à partir d'eau à température ambiante par échange de chaleur avec les gaz d'échappement du moteur.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on règle le débit de vapeur d'eau ou d'eau vaporisée par aspiration par le débit d'air admis dans les cylindres.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fait passer la vapeur d'eau sur un élément comprenant de 0,5 à 100 $ de cérium, et de préférence de 36 à 40 $ de cérium, ou bien de 45 à 80 $ de germanium.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à empêcher la formation et/ou à provoquer la décomposition des gaz nocifs précités au moyen d'hydrogène produit par la décomposition de vapeur d'eau par du cérium ou du germanium ou un composé ou alliage contenant du cérium ou du germanium.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'hydrogène obtenu comprend de l'hydrogène naissant.
7. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on introduit de la vapeur d'eau dans un courant de gaz ou de fumées destiné à être rejeté dans l'atmosphère et susceptible de contenir ou de permettre la formation des gaz nocifs précités, et on amène le mélange résultant en contact avec du cérium ou du germanium.
8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant une canalisation ou analogue dans laquelle passe un milieu gazeux susceptible de contenir ou de provoquer la formation de gaz nocifs tels que les
•oxydes d'azote et le monoxyde de carbone, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens pour l'introduction de vapeur d'eau dans la canalisation, et au moins un élément comprenant du cérium ou du germanium, disposé sur le passage de la vapeur d'eau.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce "que ledit élément peut être une grille disposée transversalement dans la canalisation, un revêtement recouvrant la paroi interne de la canalisation sur une partie de sa longueur, ou un fil torsadé placé à l'intérieur des moyens d'introduction de vapeur d'eau.
10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9,
formant système d'admission pour un moteur à combustion interne, par exemple de véhicule automobile, comprenant un filtre à air et un collecteur1 d'admission conduisant aux cylindres du moteur, caractérisé en ce que les moyens d'introduction de vapeur d'eau débouchent dans ce collecteur, ou dans le filtre à air.
;
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de chaleur, alimenté en eau à température ambiante, et en contact avec un conduit d'échappement de gaz chauds.
12. Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les moyens d'introduction de vapeur d'eau
- 13 -
débouchent dans le collecteur d'admission par une buse ou tuyère orientée dans le sens de l'écoulement de l'air admis dans les cylindres.
13. Cheminées d'installation industrielle, susceptibles 5* de rejeter à l'atmosphère des gaz polluants contenant par exemple des oxydes d'azote, du monoxyde de carbone, du fluor ou des composés fluorés, caractérisées en ce qu'elles comprennent des moyens de traitement des gaz par introduction de vapeur d'eau et passage sur un élément comprenant du cérium ou du germanium, provoquant l'éli-AO mination des composés polluants contenus dans ces gaz.
14. Procédé en substance comme décrit et représenté.
15. Dispositif en substance comme décrit et représenté.
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