Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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Procédé et dispositif de production d'une flamme,
notamment pour lampes à flamme de couleur
La présente invention concerne un procédé et un dispositif simples et peu
coûteux permettant la production d'une flamme, notamment pour lampes à
flammes de couleur. L'invention met en oeuvre un système connu d'alimentation
en faible débit régulier dans lequel on fait monter un liquide à l'aide d'un
train de
bulles, dans un tube de faible section. Un tel système est décrit notamment
dans
US-A-5 312 232, 4 645 427 et 4 647 272.
On connaît et utilise largement les briquets et lampes à flamme utilisant la
combustion d'un gaz et notamment d'un gaz liquéfié.
On sait par ailleurs que l'on peut colorer des flammes en injectant dans
celles-ci des composés chimiques présentant la propriété de les colorer. Cette
injection est toutefois délicate à mettre en ceuvre lorsque l'on souhaite
réaliser une
lampe à flamme de conception simple, alimentée en gaz et notamment en gaz
liquéfié, à débit faible et régulier, sans risque d'obturation des moyens
d'alimentation en gaz et en composé chimique.
L'invention s'est fixé pour objectif d'éliminer les inconvénients des
solutions selon la technique antérieure en apportant un procédé et un
dispositif de
production d'une flamme notamment colorée qui se caractérisent par une grande
simplicité et un~faible coût. La technique mise en oeuvre par la présente
invention
consiste à élever un liquide dans un tube de faible section depuis un niveau
inférieur vers un niveau situé plus haut, sans application de pression sur ce
liquide, ou avec application sur le liquide d'une pression inférieure à celle
normalement nécessaire pour l'élever d'une même hauteur, le liquide remontant
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sous l'action de bulles d'un gaz combustible. On résout ainsi selon
l'invention le
problème technique évoqué ci-dessus.
L'invention concerne en premier lieu un procédé de production d'une
flamme par combustion d'un gaz combustible à l'extrémité supérieure d'un tube
ascendant de faible section transversale interne, caractérisé en ce que
a) on établit une réserve d'un liquide dont le niveau est maintenu à la fois
inférieur à celui de l'extrémité supérieure dudit tube ascendant et supérieur
à celui
de l'extrémité inférieure de ce même tube,
b) on met en communication la réserve de liquide avec une chambre, appelée
chambre dè bullage, communiquant par ailleurs avec l'extrémité inférieure
dudit
tube ascendant, ou insérée dans celui-ci dans sa partie inférieure et
communiquant
également avec une source de gaz combustible par l'intermédiaire d'un orifice
d'admission de gaz,
c) tout en maintenant le niveau de liquide de la réserve comme indiqué ci-
dessus,
on admet le gaz combustible dans la chambre de bullage par passage à travers
l'orifice d'admission de gaz à un débit suffisant pour produire à la base du
tube
ascendant une succession de bulles de gaz combustible dans le liquide, ledit
débit
étant toutefois inférieur à celui qui conduirait à une accumulation de gaz au-
dessous du tube ascendant telle que le liquide n'aurait plus accès à
l'extrémité
inférieure de ce tube, et on laisse monter dans le tube ascendant ladite
succession
de bulles de gaz combustible séparées par des portions de liquide entraîné, et
d) on enflamme et laisse brûler le mélange de bulles de gaz combustible et de
liquide, à ladite extrémité supérieure du tube ascendant, de façon à
fonctionner en
lampe à flamme.
L'invention concerne aussi un dispositif comprenant un tube ascendant
communiquant par son extrémité inférieure avec une chambre appelée chambre de
bullage, ladite chambre de bullage étant par ailleurs en communication d'une
part
avec un réservoir pour du liquide et d'autre part avec une source de gaz
combustible, ledit réservoir étant susceptible de contenir ledit liquide à un
niveau
à la fois supérieur au niveau de l'extrémité inférieure du tube ascendant et
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inférieur au niveau de l'extrémité supérieure dudit tube ascendant, la
communication entre la chambre de bullage et la source de gaz combustible se
faisant par (intermédiaire d'un orifïce d'admission de gaz, ledit dispositif
étant
caractérisé en ce qu'il comporte en outre un brûleur à l'extrémité supérieure
du
tube ascendant, destiné à la combustion du gaz combustible et éventuellement
du
liquide, ainsi que des moyens de contrôle du débit de gaz combustible
permettant
d'admettre celui-ci dans le liquide sous la forme d'un train de bulles de gaz
successives dont la section est au moins égale à la section transversale
interne du
tube ascendant, dirigées vers la base du tube ascendant ou introduites
directement
dans ce dernier.
On comprendra aisément que les bulles de gaz combustible peuvent se
déformer lorsqu'elles pénètrent dans le tube ascendant et qu'elles peuvent
prendre
une forme différente, notamment allongée dans la direction de leur ascension.
Elles restent cependant séparées les unes des autres en entraînant des
portions du
liquide entre elles.
On comprendra aussi que la section transversale du tube ascendant est
fonction de la taille des bulles crées puisque chaque bulle, dans ledit tube,
doit
être au contact des parois et doit donc pouvoir occuper la totalité de la
section
transversale du tube.
Plusieurs formes de mise en oeuvre et de réalisation peuvent être
envisagees.
Dans une première forme de mise en couvre du procédé de l'invention,
celui-ci consiste en un procédé de production d'une flamme par combustion d'un
gaz combustible à l'extrémité supérieure d'un tube ascendant de faible section
transversale interne, caractérisé en ce que
a) on établit une réserve d'un liquide dont le niveau est maintenu à la fois
inférieur à celui de l'extrémité supérieure dudit tube ascendant et supérieur
à celui
de l'extrémité inférieure de ce même tube,
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b) on met en communication la réserve de liquide avec une chambre, appelée
chambre de bullage, communiquant par ailleurs d'une part, à sa partie
supérieure,
avec (extrémité inférieure dudit tube ascendant et d'autre part avec une
source de
gaz combustible par l'intermédiaire d'un orifice d'admission de gaz qui se
situe à
un niveau de la chambre de bullage moins élevé que le niveau de l'extrémité
inférieure du tube ascendant, la section de (orifice d'admission du gaz dans
la
chambre de bullage étant suffisante pour produire dans le liquide de la
chambre de
bullage des bulles de gaz successives dont la section est au moins égale à la
section transversale interne du tube ascendant, la mise en communication du
liquide de la réserve avec la chambre de bullage se faisant à l'écart du
trajet
desdites bûlles de gaz,
c) tout en maintenant le niveau de liquide de la réserve comme indiqué ci-
dessus,
on admet le gaz combustible dans la chambre de bullage par passage à travers
(orifice d'admission de gaz à un débit suffisant pour produire une succession
de
bulles de gaz combustible dans le liquide, ledit débit étant toutefois
inférieur à
celui qui conduirait à une accumulation de bulles de gaz dans le haut de la
chambre de bullage, de manière à laisser monter dans le tube ascendant ladite
succession de bulles de gaz combustible séparées par des portions de liquide
entraîné et à libérer lesdites portions de liquide à l'extrémité supérieure
dudit tube
ascendant, et
d) on enflamme et laisse brûler le mélange de bulles de gaz combustible et de
liquide, à ladite extrémité supérieure du tube ascendant, de façon à
fonctionner en
lampe à flamme.
Dans une première forme de réalisation du dispositif de l'invention,
celui-ci consiste en un dispositif comprenant un tube ascendant communiquant
par
son extrémité inférieure avec l'extrémité supérieure d'une chambre appelée
chambre de bullage, ladite chambre de bullage étant par ailleurs en
communication d'une part avec un réservoir pour du liquide et d'autre part
avec
une source de gaz combustible, ledit réservoir étant susceptible de contenir
ledit
liquide à un niveau à la fois supérieur au niveau de l'extrémité inférieure du
tube
ascendant et inférieur au niveau de l'extrémité supérieure dudit tube
ascendant, la
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communication entre la chambre de bullage et la source de gaz combustible se
faisant par l'intermédiaire d'un orifice d'admission de gaz situé à un niveau
de la
chambre de bullage inférieur au niveau de communication de ladite chambre avec
l'extrémité inférieure du tube ascendant et la communication entre la chambre
de
5 bullage et le réservoir de liquide se faisant par l'intermédiaire d'au moins
un
orifice d'admission de liquide situé à (écart du trajet ascendant suivi par
les bulles
de gaz combustible qui peuvent se former lorsque la chambre de bullage est
remplie de liquide et que le gaz est admis dans ladite chambre, ledit
dispositif
étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre un brûleur à l'extrémité
supérieure
du tube ascendant, destiné à la combustion du gaz combustible et
éventuellement
du liquide, ainsi que des moyens de contrôle du débit de gaz combustible
permettant d'admettre celui-ci dans la chambre de bullage sous la forme d'un
train
de bulles de gaz successives dont la section est au moins égale à la section
transversale interne du tube ascendant.
Selon une forme préférée de mise en couvre de la première forme de
réalisation de l'invention, la section transversale de la chambre de bullage
est
supérieure à la fois à la section transversale interne maximale du tube
ascendant et
à la section transversale de l'orifice d'admission du gaz dans la chambre de
bullage.
Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, le niveau de
l'extrémité inférieure du tube ascendant est plus bas que le sommet de la
chambre
de bullage et le gaz est admis sous une pression suffisante pour refouler le
liquide
depuis son niveau de repos, vers le bas, jusqu 'au voisinage du niveau de
l'extrémité inférieure du tube ascendant, en permettant ainsi au gaz d'avoir
accès
à cette extrémité inférieure du tube ascendant sous la forme d'un train de
bulles
successives.
Dans cette seconde forme de réalisation, on peut prévoir un espace
entourant le tube ascendant, ou voisin de ce dernier, et prolongeant donc la
chambre de bullage vers le haut, et cet espace doit être rendu étanche de
façon à
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permettre au gaz d'exercer sa pression de refoulement sur le liquide
entourant, au
repos, le tube ascendant, ou voisin de celui-ci. La pression du gaz doit être
limitée
à celle qui permet au liquide de descendre jusqu'au niveau de l'extrémité
inférieure du tube ascendant ou à soin voisinage. En effet, une pression
excessive
refoulerait le liquide à un niveau tel que ce liquide n'aurait plus accès au
tube
ascendant. Cette pression est donc faible et égale à la hauteur de liquide à
faire
descendre.
Dans cette seconde forme de réalisation, le gaz sous pression peut être
admis dans un espace entourant le tube ascendant, ou voisin de celui-ci, et à
un
niveau supérieur au niveau de l'extrémité inférieure de ce tube. Le gaz peut
également être admis directement dans le liquide. Il forme alors des bulles
qui, en
libérant leur gaz dans l'espace étanche entourant le tube ascendant, ou voisin
de
celui-ci, permettent de refouler le liquide jusqu'au niveau de l'extrémité
inférieure
du tube ascendant, comme dans le cas précédent.
Dans une troisième forme de réalisation, le gaz est admis directement à
l'intérieur du tube ascendant, à sa partie inférieure, à un niveau situé plus
bas que
le niveau auquel parvient le liquide au repos, en l'absence d'injection de
gaz.
Cette partie inférieure joue alors le rôle de chambre de bullage. Il faut
toutefois
dans ce cas que l'orifice du gaz n'occupe pas toute la section du tube, afin
de
laisser un passage au liquide qui doit remonter dans le tube. Il faut
néanmoins
qu'il soit de taille suffisante pour que les bulles formées, dont le diamètre
est, en
règle générale, supérieur à celui de l'orifice de gaz, comme il sera expliqué
plus
loin, aient une taille suffisante pour occuper toute la section transversale
du tube
ascendant.
Quelle que soit la forme de réalisation choisie, le dosage entre débits de
liquide et de gaz combustible s'effectue dans la chambre de bullage située à
la
base du tube ascendant et munie des trois orifices suivants
- un orifice d'alimentation de gaz dont la section détermine la taille des
bulles
formées,
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- un orifice d'arrivée de liquide assurant (admission de celui-ci depuis son
réservoir. La géométrie de ce second orifice n'est pas critique, à la
conditïon qu'il
soit situé en un point de la chambre tel que les bulles de gaz formées ne
puissent
pas pénétrer dans celui-ci au lieu de pénétrer dans le tube ascendant. Ce
risque
peut encore être diminué par le rétrécissement de ce second orifice ou par son
positionnement à un niveau plus bas que le niveau d'arnvée du gaz dans la
chambre de bullage.
- un orifice pour la sortie du train de bulles à l'extrémité supérieure de la
chambre
de bullage, ledit orifice étant constitué par (extrémité basse du tube
ascendant.
Dans la première forme de réalisation de l'invention, cet orifice est disposé
de
préférence- au-dessus de la buse d'alimentation de gaz et il est
avantageusement
précédé d'un accès en entonnoir renversé pour faciliter la collecte des bulles
et
éviter leur division.
Le débit de gaz combustible est de préférence sensiblement plus important
que le débit de liquide à alimenter en base volumétrique, par exemple 5 à 20
fois
plus grand.
On considère que, dans la première forme de réalisation de l'invention, le
gaz barbote dans le liquide à alimenter en formant des bulles dont la section
transversale (horizontale) est au moins égale et de préférence supérieure à la
section interne maximale du tube ascendant. Ceci est obtenu par ajustement de
l'orifice d'admission de gaz. Cet orifice peut avoir une section légèrement
inférieure à celle du tube ascendant car les bulles ont tendance à augmenter
de
section et de volume à la sortie de l'orifice d'admission du gaz. La section
de cet
orifice peut représenter avantageusement 25 à 100 % de la section interne
maximale du tube ascendant, sous réserve du respect de la condition de taille
des
bulles formées. Cette taille des bulles formées est dans une certaine mesure
fonction de la nature du liquide, de sa densité et de sa viscosité. Un
accroissement
de viscosité du liquide tend généralement à former des bulles plus grosses à
la
sortie de la buse d'admission de gaz.
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ô
La notion de "section interne maximale" du tube ascendant se réfere au cas
d'un tube dont la section interne ne serait pas constante à tous les niveaux.
Dans le
cas plus courant d'un tube de section interne constante, la section interne
maximale est égale à la section interne (constante) du tube.
Le débit de gaz porteur combustible est choisi en fonction du débit
souhaité pour l'alimentation ascendante de liquide. Il est toutefois limité en
fonction de l'ensemble et notamment de la section et de la longueur du tube
ascendant. Ainsi, dans ce tube, chaque bulle de gaz est séparée de la
précédente et
de la suivante par une petite quantité de liquide qui se trouve entraînée en
haut du
tube. Un débit de gaz excessif pourrait entraîner une accumulation de gaz dans
la
partie supérieure de la chambre à bulles et le liquide ne serait alors plus
entraîné
dans le tube ascendant.
Comme le niveau du haut du tube ascendant est situë au-dessus du niveau
de charge du liquide situé dans le réservoir d'alimentation, le liquide est
entraîné
plus haut que ce niveau du réservoir par l'effet du train de bulles de gaz. En
conséquence, l'arrêt d'alimentation de gaz provoque l'arrêt de la sortie de
liquide.
Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, la section
transversale du tube ascendant est, en tous points, inférieure à 1 centimètre
carré,
et préférentiellement inférieure à 10 millimètres carrés, de façon à assurer
que le
liquide poussé vers le haut par le train de bulles glisse le moins possible
entre ces
bulles et la paroi du tube ascendant. Pour obtenir un débit de liquide encore
plus
faible, ladite section peut être de 1 à 5 millimètres carrés.
Selon une autre forme de réalisation, la source de bulles de gaz dans la
chambre de bullage est constituée par une ouverture unique de façon à créer
une
colonne unique de bulles de gaz successives dans le liquide.
Le brûleur, prévu à l'extrémité supérieure du tube ascendant, peut être
constitué simplement par l'extrémité supérieure du tube ascendant. Ce peut
être
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aussi un corps poreux incombustible ou difficilement combustible, susceptible
d'être imprégné du liquide recueilli au sommet du tube ascendant. Le corps
poreux peut être, par exemple, en métal fritté, porcelaine poreuse, béton
poreux,
porcelaine frittée ou encore être constitué d'une mëche analogue à celle d'une
lampe à pétrole.
Le brûleur peut aussi comporter une toile métallique, un manchon de fil
métallique tricoté ou non, tassé ou non, ou un conduit en tôle métallique
percée ou
déployée.
Dans une autre forme de réalisation, on amène le mélange de bulles de gaz
et de liquide à l'extrémitë supérieure du tube ascendant dans une zone de
flamme
auxiliaire provenant par exemple d'un brûleur à gaz classique.
Le procédé et le dispositif peuvent aussi être utilisés pour réaliser une
lampe à flamme colorée.
Le procédé et le dispositif sont alors définis comme indiqué plus haut si ce
n'est que
a) le liquide contient au moins un composé capable de colorer une flamme ; il
s'agit en général de composés de certains métaux et,
b) on enflamme et laisse brûler le mélange de liquide et de gaz combustible
obtenu au sommet du tube ascendant, éventuellement au contact de la flamme
d'un brûleur auxiliaire.
Le gaz combustible est par exemple du méthane, de l'éthane, du propane,
du butane, de l'isobutane ou du diméthyl-oxyde, et le liquide est de
préférence
combustible. Ce liquide peut même être aqueux si sa proportion est faible par
rapport à celle du gaz combustible ; il sert alors uniquement de solvant pour
les
composés destinés à colorer la flamme.
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Pour des raisons de sécurité, on peut utiliser un liquide de point d'éclair
élevé, par exemple supérieur à 50°C et de préférence supérieur à
80°C.
Pour la coloration de la flamme, on utilise un composé finement
5 suspendu, ou de préférence dissous, dans le liquide, dont un des éléments
constituants est choisi pour la coloration des flammes qu'il procure. Ces
composés
sont bien connus de l'homme de métier. On peut citer, comme exemples
lithium : rouge,
sodium : jaune,
10 cuivre dans des compositions halogénées : vert ou bleu,
borates : vert,
carbone : jaune ou blanc.
Ces composés émetteurs peuvent être minéraux, par exemple nitrate ou
chlorure, notamment si le liquide est aqueux ou aqueux alcoolique ou aqueux
glycolique, ou organiques, par exemple acétate, hexanoate, éthylhexanoate,
stéarate, oléate, acétylacétonate, si le liquide est organique (hydrocarbures,
alcool,
glycol, amide, par exemple). On préfere les liquides dont la combustion
s'effectue
sans charbonnement notable.
Comme on peut le constater, un avantage de l'invention est que le
dispositif décrit ne nécessite aucune pièce mécanique en mouvement. Un autre
avantage réside dans le fait que le débit de liquide produit par le train de
bulles
dépend peu du niveau de liquide du réservoir en charge ; la différence de
niveau
entre le liquide du réservoir et le sommet du tube ascendant est, de
préférence,
comprise entre 5 et 50 centimètres, bien que des différences de niveaux bien
plus
élevées soient envisageables.
La quantité unitaire de liquide (c'est-à-dire la quantité de liquide qui sort
du tube ascendant, entre chaque bulle de gaz) amené au haut du tube ascendant
peut être réglée suivant l'invention par ajustement de la taille des bulles en
rapport
avec la section du tube ascendant.
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La quantité de gaz combustible requise pour assurer un débit régulier est
généralement de l'ordre de 5 à 20 fois le volume de liquide à alimenter, mais
pourra être déterminée aisément, y compris hors de ces valeurs, par l'homme de
métier.
La mise en marche et l'arrêt de l'alimentation peuvent être assurés par
l'ouverture et la fermeture de l'arrivée du gaz.
Le procédé décrit par l'invention permet aisément la commande de
plusieurs dispositifs unitaires d'alimentation de liquide par une seule
ouverture
d'une vanne de gaz commandant l'alimentation en gaz de plusieurs tubes
ascendants, éventuellement alimentés par des liquides différents et
éventuellement
de débits différents.
Dans une autre forme de réalisation, le liquide est parfumé et sa
combustion répand une odeur de parfum dans l'atmosphère environnante. C'est le
cas d'une huile parfumée, par exemple l'essence de pin.
Les dessins annexés illustrent divers modes de réalisation de l'invention.
- La figure 1 décrit le principe de base de l'invention selon le premier mode
de
réalisation de l'invention.
- La figure 2 illustre en vue partielle un mode de réalisation de la chambre à
bulles.
- La figure 3 illustre un mode de réalisation préféré de l'invention selon le
premier
mode de réalisation de l'invention.
- Les figures 4 et 5 illustrent le second mode de réalisation de l'invention.
- La figure 6 illustre le troisième mode de réalisation de l'invention.
Il doit être entendu que ces illustrations ne limitent en aucune façon la
portée de l'invention et que celle-ci n'est limitée que par la portée des
revendications qui suivent.
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Le dispositif de la figure 1 comporte un réservoir de liquide 1,
communiquant à sa base, par un conduit 2, avec une chambre de bullage 3,
laquelle est surmontée d'un tube ascendant de faible diamètre 4 et pourvue
d'une
arnvée de gaz combustible 5 sous forme par exemple d'une buse, dont le niveau
dans ladite chambre est supérieur au niveau de l'orifice de sortie 6 du
conduit 2,
de façon à éviter un refoulement de gaz vers le réservoir de liquide. Le gaz
provient, par le conduit 7, contrôlé par le robinet 8, du réservoir de gaz 9.
En haut
du tube ascendant 4 est disposé un brûleur 10, par exemple sous forme d'une
grille ou d'une matière poreuse résistant au feu. Le niveau de liquide 11 dans
le
réservoir est maintenu supérieur au niveau de l'extrémité inférieure 15 du
tube
ascendant et inférieur au niveau de l'extrémité supérieure 16 dudit tube
ascendant.
La partie supérieure de la chambre de bullage est en forme d'entonnoir
s'élargissant vers le bas.
La section du tube ascendant est suffisamment faible et la section de
l'arrivée de gaz suffisamment grande pour que le gaz monte dans ledit tube
sous
forme de bulles individuelles successives telles que 13 et 17 occupant chacune
la
quasi-totalité de la section transversale interne du tube, chaque bulle étant
séparée
de la suivante par une portion de liquide entraîné, telle que 14 et 18. Le
débit de
gaz est contrôlé de manière que le gaz monte dans la chambre de bullage en
direction du tube ascendant sous forme de bulles individuelles successives et
non
sous forme de jet continu. Le débit de gaz doit également être suffisamment
faible
pour ne pas dépasser le débit de gaz dans le tube ascendant ; dans le cas
contraire,
le gaz s'accumulerait au-dessous du tube ascendant et ne jouerait plus son
rôle
d'entraîneur de portions de liquide.
Sur la figure 1, le gaz est obtenu par vaporisation d'un liquide sous
pression 12 tel que du butane.
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Pour éviter une fuite de gaz de la chambre 3 vers le réservoir l, l'orifice 6
de débouché du liquide dans la chambre à bulles peut comporter un clapet anti-
retour ou avoir une section minime. Ce pourra être par exemple un micro-
orifice,
une fente étroite ou une cloison poreuse.
En fonctionnement, on enflamme le gaz combustible , par exemple du
butane, au sommet du tube ascendant. Selon la nature des composés qui ont été
dissous dans le liquide, on pourra obtenir des flammes (F) de différentes
couleurs .
La -figure 2 illustre un mode de réalisation particulier de la chambre â
bulles 3 constituée ici par la partie inférieure du tube ascendant 4 Dans ce
mode
de réalisation, le tube ascendant 4 peut être élevé ou abaissé à l'intérieur
d'une
enceinte tubulaire externe fixe 19. La jonction non représentée ici entre le
tube 4
et l'enceinte 19 peut être à simple frottement (par exemple joint torique) ou
mieux
comporte un pas de vis tel que 23 (voir figure 3) ; dans ce dernier cas, la
rotation
du tube 4 permet de l'élever ou de l'abaisser avec plus de précision que dans
le
cas du simple frottement. En position abaissée, le tube 4 s'appuie sur un
joint 20 ,
par exemple en élastomère, et le liquide du réservoir 1 disposé dans la partie
supérieure de l'enceinte 19 ne peut pas pénétrer dans la chambre à bulles 3.
La
remontée du tube 4 entraîne la remontée du joint 20 et d'une piëce creuse 21
qui
d'une part supporte le joint 20 et d'autre part agit comme pointeau 25 pour
fermer ou ouvrir l'arrivée du gaz du tube 7. Cette remontée est provoquée par
la
détente du ressort comprimé 22, disposé à la partie inférieure de l'enceinte
19. Le
gaz combustible peut alors remonter dans la pièce creuse puis dans l'injecteur
5,
dans la chambre 3 et dans le tube 4.Lorsque le ressort est entièrement
détendu, le
joint 20 ne remonte plus et la poursuite de l'élévation du tube 4 permet au
liquide
du réservoir 1 de pénétrer dans la chambre à bulles 3 en passant entre la base
24
de la chambre à bulles et le joint 20. Le gaz forme alors une colonne de
bulles
(non représentées) dans la chambre à bulles et ces bulles en remontant ensuite
dans lé tube 4 assurent l'entraînement de portions de liquide dans ce tube.
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On notera que l'enceinte 19 sert de réservoir de liquide dans sa partie
supérieure (au-dessus du joint 20) tandis que dans sa partie inférieure (au-
dessous
du joint 20) elle permet le passage du gaz provenant du tube 7.
La figure 3 représente une installation compléte fonctionnant en lampe à
flamme et utilisant comme source de gaz combustible un réservoir de gaz
liquéfié
tel que le butane. Le réservoir de gaz liquéfié 9 et le réservoir de liquide 1
contenant un colorant de flamme sont disposés l'un au-dessous de l'autre en
entourant le tube ascendant et l'arnvée de gaz, de manière à réaliser un
ensemble
autonome d'une seule pièce. Le fonctionnement est le même que sur la figure 2
ou
la figure 1-et les références numériques de la figure 3 ont les mêmes
significations
que sur les figures 1 et 2. Les références 23 et 27 à 29, qui ne figurent pas
sur les
figures 1 et 2, ont les significations suivantes : la référence 23 représente
le pas de
vis, ou élément équivalent , qui permet d'élever ou d'abaisser le tube 4. La
référence 27 désigne un tampon récupérateur de liquide tel qu'une éponge
métallique, un matériau poreux ou analogue. La référence 28 représente
l'orifice
de remplissage du réservoir de liquide 1. La référence 29 représente une
membrane de dépression ou équivalent.
Le fonctionnement sera aisément compris à la lumière de la description
des figures 1 et 2 et l'on peut donc se contenter d'un bref résumé de ce
fonctionnement. Lorsqu'on relève le tube 4 par rotation de celui-ci autour du
pas
de vis 23, le ressort 22 se détend, la pièce 21 et le pointeau 25 se soulèvent
et le
gaz combustible (par exemple de la vapeur de butane) peut pénétrer dans la
chambre entourant le ressort ; de là le gaz passe par l'orifice 21a et remonte
dans
le tube 26 et le tube 4. Lorsque le ressort est totalement détendu, la
remontée du
tube 4 permet au liquide du réservoir 1 de pénétrer dans la chambre à bulles 3
en
passant par l'orifice 24 et de remonter dans celle-ci jusque dans le tube 4.
Comme
le réservoir 1 n'est pas sous pression, le liquide ne peut remonter de lui-
même
jusqu'au sommet 16 du tube 4. Par contre le gaz forme des bulles individuelles
13, 17 dans le tube 4 et ces bulles permettent la remontée de portions de
liquide
14, 18 jusqu'au haut du tube 4. On peut alors enflammer le gaz mélangé au
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liquide au haut du tube 4 soit directement à la sortie de ce tube soit après
passage
dans le tampon poreux 27. On a ainsi une flamme (F) qui peut être colorée en
fonction des composés qui ont été dissous ou dispersés dans le liquide du
réservoir 1.
5
Les figures 4 et 5 illustrent le second mode de réalisation de l'invention.
Sur ces figures, le tube ascendant 18 est entouré d'un espace à pression
contrôlée, par exemple un espace fermé 31, qui prolonge vers le haut la
chambre
de bullage 3 et dans lequel le liquide peut monter ou descendre selon la
pression
10 du gaz présent dans la partie supérieure dudit espace fermé. Le gaz arrive
par le
conduit 7 et l'espace 31 qui prolonge le conduit d'arrivée du gaz en
provenance
d'un réservoir (non représenté) tel que le réservoir 9 de la figure 1, et le
liquide
par le conduit 2, en provenance d'un réservoir (non représenté) tel que le
réservoir 1 de la figure 1.
Au repos, sans injection de gaz, le niveau de liquide dans l'espace 31 est
commandé par le niveau du réservoir. Il est supérieur au niveau 32 de la base
15
du tube ascendant 18. Ce niveau est schématisé par 11a (Fgure 4) ou llb ou
lllc
(figure 5). Lorsque du gaz est injecté par le conduit 7, ce gaz commence par
se
rassembler dans l'espace fermé 31 et, au fur et à mesure que sa pression
augmente, il refoule vers le bas le liquide de l'espace 31 jusqu'au niveau 32
du
bas du tube 18. Si l'injection de gaz est poursuivie, une partie du liquide
descend
encore légèrement au-dessous du niveau 32 et du gaz peut s'échapper par le
tube
18, ce qui provoque une légère remontée du liquide dont une fraction va être
aspirée dans le tube. Le processus se répète, provoquant la montée dans le
tube de
bulles de gaz séparées par des portions de liquide. L'espace 31 n'est
toutefois pas
indispensable et le niveau 32 peut être celui du sommet de la chambre à
bulles, le
gaz étant alors injecté à ce niveau ou plus bas.
Le fonctionnement est sensiblement identique, quel que soit le point
d'injection du gaz, dans le liquide ou au-dessus du liquide, et, dans le
premier cas
(figure 4), l'arrivée du gaz peut se trouver exactement dans l'axe du tube
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ascendant ou décalée par rapport à cet axe. Dans le second cas (figure S), en
cours
de fonctionnement, l'arrivée du gaz dans le liquide, et donc dans la chambre
de
bullage, s'effectue au niveau 32, approximativement au niveau du bas du tube
ascendant.
La figure 6 illustre un troisième mode de réalisation de l'invention
Sur cette figure, le tube d'arrivée du gaz 7 se prolonge à l'intérieur du tube
ascendant 18 en ménageant toutefois un espace 33 permettant l'accës du
liquide,
lequel, en fonctionnement, atteint un niveau 11 a supérieur au niveau du bas
du
tube ascendant 18. Si la section interne du tube d'arrivée de gaz, à son
extrémité
supérieure,-est suffisante et représente par exemple 25 à 85 % de la section
interne
du tube ascendant (la séction interne du tube de gaz 7 étant inférieure à la
section
interne du tube ascendant), les bulles formées, telles que 17 et 13, en raison
de
leur tendance à accroître leur section à la sortie du tube 7, vont occuper
toute la
section interne du tube ascendant 18, ce qui permettra la remontée d'un train
de
bulles séparées par des portions de liquide telles que 14 et 14'.
L'exemple suivant, non limitatif de l'invention, est destiné à illustrer
celle-ci.
EXEMPLE
Une lampe à flamme de couleur est constituée des composants suivants
Un réservoir de liquide 1 d'une capacité de 250 millilitres est rempli d'un
liquide
constitué de 94% (en poids) de diméthylformamide, de 4% de nitrate de lithium
et de 12% de nitrate d'ammonium, les sels indiqués étant dissous dans le
liquide.
Ce réservoir a une hauteur de 6 cm et est muni d'une entrée d'air en haut avec
dispositif anti-épanchement, et d'une sortie de liquide amenant celui-ci par
un
petit conduit 2 jusqu'à la chambre de bullage 3. Cette chambre de bullage,
disposée à la partie la plus basse de la lampe, a une capacité de 2
millilitres ; elle
est pénétrée sur le bas par un tube d'amenée de gaz terminé par un orifice 5
d'un
diamètre de 1,5 mm formant des bulles d'environ 2 mm de diamètre. Sur le haut
de la chambre de bullage, à la verticale au-dessus de l'orifice de sortie du
gaz, est
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située l'extrémité inférieure d'un tube en acier inoxydable 4 d'un diamètre
extérieur de 2 mm et d'un diamètre intérieur de 1,6 mm. Ce tube 4 est disposé
verticalement et a une longueur de 18 cm.
La tubulure amenant le gaz dans la chambre de bullage est alimentée par
un réservoir de butane liquéfié 9 d'une capacité de 25 grammes muni d'une
vanne
de commande 8 équipée d'un étranglement en amont assurant un débit de 5
grammes par heure de gaz lors de son fonctionnement.
En haut du tube vertical et à l'extérieur de celui-ci est disposée une mèche
métallique 27 destinée à retenir le liquide sortant de ce tube durant la
combustion.
Quand l'ouverture de gaz est actionnée, le gaz butane sort en haut du tube
4 en un petit débit comme indiqué plus haut et permet l'allumage d'une petite
flamme de la taille de celle d'un briquet. Au bout de quelques secondes, le
liquide
monte par petites portions 14, 18 séparées par un train de bulles de gaz 13,
17
assuré par le dispositif de l'invention suivant un débit d'environ 50 grammes
par
heure. Il s'enflamme aisément au contact de la petite flamme du butane et
produit
une belle flamme rouge stable (F) d'une hauteur d'environ 5 à 6 cm, sans
risque
d'épanchement. La lampe ainsi réalisée a une autonomie d'environ 5 heures.
Du fait du faible débit de gaz assurant la montée du liquide, il est opportun
de ne pas perdre de l'efficacité de celui-ci, ce qui pourrait provenir de la
dissolution de ce gaz dans le liquide à alimenter. Dans le cas où le gaz
choisi a
une solubilité appréciable dans le liquide choisi, l'inconvénient cité serait
évité
par la dissolution dans le liquide de constituants diminuant la solubilité du
gaz.
Dans l'exemple 2, l'addition de nitrate d'ammonium permet d'éviter une
dissolution notable de butane dans le diméthylformaxnide. Par ailleurs, cette
addition favorise la désagrégation du dépôt contenant les métaux colorants
(tels
que le lithium) par micro-explosions dans la flamme.
