GAZ DE PÉTROLES ET D'HUILES

OaiE Plntsli.

Ce gaz s'obtient par la distillation de l'huile de paraffine en cornues au rouge cerise — densité 0,85 point d'inflammation 145» — dont on peut retirer ainsi, par tonne d'huile, environ 600 mètres cubes d'un gaz très éclairant, après avoir été convenablement lavé et purifié à la chaux. Ce gaz, dont le prix de revient est assez élevé (25 centimes le mètre cube) est surtout employé pour l'éclairage à l'air comprimé, parce qu'il est suffisamment permanent pour supporter pendant plusieurs mois une compression de 10 atmosphères, sans autre dépôt que celui de 0"S16 environ d'hydrocarbure par mètre cube de gaz (*). On l'emploie rarement pour les moteurs.

C) Hunter, Uanufaeture of Oil Ga* on the Pintsh Syatem (/««<• of civil, Enginwr«.Vol. XCV. 1888-1889),

Oas HIrsel.

Le gaz Hirzel est Fun des plus employés parmi ceux que Ton retire des huiles de schistes. Nous empruntons la description suivante de sa fabrication à la Revtte industrielle du 14 février 1883 :

Nos dessins offriraient (fig. 527) une vue complète d*une usine à gaz, établie suivant la méthode Hirzel, si le gazomètre était représenté. Dans ces appareils : A est le four de la cornue B ; L, le réservoir contenant Thuile qui passe par le siphon a, avant d'entrer dans la cornue chauffée au rouge cerise. L'alimentation de celle-ci est réglée avec précision, de telle sorte que la quantité de matière versée corresponde toujours à Tintensité de la distillation. Grâce & cette façon de procéder, la cornue reste constamment vide, et Ton peut arrêter à tout instant la fabrication en fermant le robinet du tuyau d'écoulement du réservoir L. R, R sont des manomètres qui indiquent la pression du gaz dans la cornue et au condensateur.

Les produits de la distillation obtenus en B, montent par le tuyau D, recourbé à sa partie supérieure, et entrent dans le barillet E ; là, ils traversent une couche de goudron qui ferme complètement le plongeur D, pour éviter que le gaz retourne du gazomètre à la cornue. La quantité de goudron doit toujours rester la même dans le barillet, et, comme le gaz en abondonne par Teffet du barbotement, la conduite principale F débouche au niveau de la surface du liquide, et sert ainsi à laisser passer simultanément le gaz et le trop-plein du goudron qui se rendent dans le condensateur G, rempli de coke. Les vapeurs d'huile circulent et se refroidissent dans cet appareil ; les composés goudronneux s'y condensent, et le liquide qui en résulte s'écoule dans un récipient placé sur le sol et sous le condensateur. En quittant ce dernier, le gaz traverse TépurateurJ, qui le débarrasse de toutes matières étrangères et parvient, finalement dans la cloche du gazomètre, par la conduite branchée sur le robinet K.

Une des parties intéressantes du four A consiste dans l'emploi d'une seconde cornue en forme d'U, que l'inventeur appelle < multiplicateur >; elle est établie dans les parois du fourneau, et remplie de morceaux de coke de la g^ndeur d'une noisette ; en outre, elle est chauffée au rouge cerise par les flammes du foyer de la cornue principale.

Pendant la fabricatian du gaz, on laisse couler constamment un filet d'eau du réservoir M (100 à 120 gouttes à la minute) dans le tuyau du siphon Q, qui est en communication avec une branche de la cornue S. L'eau versée se change en vapeur qui va d'un compartiment à l'autre de la cornue, en traversant le coke incandescent; là, elle se décompose en gaz hydrogène et en

oxyde de carbone; ce n'est donc pas de Ja vapeur d'eau qui passe par le

^ ^ tuyau b pour en

^.^ — jM

Se

Cm 3

trer dans la cornue principale B, mais bien du gaz hydrogène et de l'oxyde de carbone. Ceuxci se mélangent avec les vapeurs d'huile, et, par l'action du premier, une grande partie du carbone contenu dans les produits de la distillation forme du gaz d'éclairage.

Ainsi, par remploi du multiplicateur, on obtient une moins grande quantité de goudron, et on récupère 7 à 10 p. 100 de gaz.

Le gaz d'huile ainsi obtenu est pur de tout mélange sulfureux et azotique. C'est à sa composition qu'il doit la propriété de rester gazéiforme par des froids excessifs et sous une haute pression II donne un éclairage excellent pour les vagons, et peut être employé , comme le gaz de houille, dans les moteurs à gaz et pour les applications diverses du chauffage. Dans un appareil avec cornue sphérique de demi-grandeur, pesant 200 kilogrammes, il faut, pour obtenir 100 mètres cubes de gaz d'huile :

mmmm

wm^ïïm

166 kilogrammes d'huile de paraffine Fr. 11. i 18.26

230 — de houille — 2. • 4.60

15 heures de travail à 0.40 6. »

Frais d'entretien 5. »

ToUl 33 86

Par suite, le prix d'un mètre cube de gaz d'huile revient à 33 centimes 8 dixièmes.

Ce prix de 33 centimes paraît encore très élevé en comparaison de celui du gaz d'éclairage ordii^aire, mais le pouvoir éclairant du gaz Hirzel est beaucoup plus grand que celui du gaz d'éclairage : sa chaleur de combustion est sans doute aussi plus considérable, de sorte que son emploi dans une installation mixte d*éclairage et de force motrice peut être, pour certains cas, assez avantageux (*).

Oas Mansfleld.

L'appareil Mansfield est remarquable par sa simplicité. L*huile ou le suif fondu en A, flg. 521, tombe par le spihon B, de 15 "/m de diamètre, dans une cornue en fonte C, portée au rouge sombre, oii ses vapeurs se transforment en un gaz permanent, lavé et débarrassé de son goudron en K. La cornue C est reliée au laveur G par un joint au plomb fondu et par un joint à Teau N. Un registre permet de régler le feu de façon à maintenir constamment la température de la cornue au rouge sombre. Une cornue dure deux ans, s'enlève et se replace très facilement. Le foyer dans lequel elle plonge est en fonte, garni de briques réfractaires qui durent très long-

(*) On peut citer encore, parmi les appareils k gaz de schiste, ceux de Maring et Mertz (Annales des travaux publics^ févr. 1880), et Rieber (Bulletin technologique des Arts et Métiers, avril 1882).

LK PETROLE

temps. On emploie le plus souvent en Angleterre, avec ces appareils, des résidus d'huiles de paraffine d'Ecosse — densité 0,840 à 0,865; point d'inflammation 105 degrés — qui coûtent

Fig. 528.

Gaz Mansfield,

A, réservoir d'huile alimentant par B la cornue C. — D, four en fonte, avec garniture réfractairc P, entourant la cornue G, reliée au laveur G par E, le joint au plomb fondu 0, le joint à l'eau N et le tuyau FR.— K, porte du laveur avec siphon J. — H, tuyau allant au gazomètre. — Q, regard. — L, grille. — MT, registres. — S, poignée pour retirer la cornue G.

environ 125 francs la tonne, et dont le gaz revient à fr. 20 le mètre cube. Un moteur OUo-Crossley de douze chevaux a consommé, aux essais, 300 litres de ce gaz par cheval-

heure au frein, soit une dépense de 6 centimes environ (*)• En Australie, plusieurs de ces moteurs fonctionnent avec des appareils Mansfield alimentés par du suif fondu et chauffés au bois.

OasE Krieser.

Dans l'appareil très ingénieux de M. Krieger, la carburation de la gazoline s'opère à chaud par injection; nous en empruntons la description à un article de M. F. Gauthier ^ publié dans le Bulletin de l Association des élèves de V École des Mines de mai 1888:

Jusqu'à présent, le problème se posait de la manière suivante : faire passer Vair dans Vessence de pétrole. Sa solution comportait donc deux choses: un moteur pour mettre Tair en mouvement, et un carburateur dans lequel se faisait le barbotage de Tair au contact du pétrole.

On a résolu la question du moteur de bien des manières différentes, dont aucune n'est réellement satisfaisante; on a préconisé les contrepoids, les gazomètres chargés de poids et remplis d'air au moyen d'une pompe foulante marchant à la main; des ressorts pour les faibles débits, et jusqu'à des pompes foulantes actionnées par un véritable moteur à gaz. Les contrepoids sont lourds, et atteignent jusqu'à 2 et 3 tonnes; les gazomètres sont sujets au renversement, les ressorts s'usent ou se cassent, enfin les moteurs à gaz et les pompes foulantes constituent une complication coûteuse.

Quel que fût le moteur, le carburateur avait un inconvénient radical, qui a beaucoup limité l'emploi de ces machines à faire le gaz. Quant un courant d'air passe dans de l'essence de pétrole, il se produit, par la volatilisation, un refroidissement qui a pour effet de mettre en liberté une partie lourde formant un dépôt s'accroissant avec le temps; elle finit par encombrer tout l'appareil et en arrêter le fonctionnement.

La quantité d'essence entraînée par l'air est du reste variable avec la température ambiante ; elle est suffisante en été et devient presque nulle par les grands froids de l'hiver; on est conduit, alors, à chauffer la pièce où se fait la carburation, ce qui amène quelquefois des incendies et des explosions.

(♦) Robinson, Gas and Petroleum Engines, p. 395.

On voit que le passage de l'air dans l'essence de pétrole, problème bien îîiniple au premier abord, était loin d'avoir obtenu une solution complètement satisfaisante.

M. Krieger, habile inventeur d'une machine à biseauter les glaces, a eu l'heureuse idée de renverser le problème, et il a abordé la carburation par un côté tout nouveau, qui semble une solution définitive. 11 réduit le pétrole en

Gaz Krieger.

À y amenée de la gazoline au vaporisateur BC. — E, injection de la vapeur de gazoline produite en B, et entraînant, par F H, dans le gazomètre D, de l'air desséché sur du chlorure de calcium en C. — K et L, leviers réglant automatiquement le feu de l'appareil.

vapeur, et, par un injecteur, il la fait servir à l'entraînement de l'air. La carl)uration se faisant à une température à peu près constante devient indépendante des conditions atmosphériques. De plus, le gaz d'air carburé se composant en moyenne de 90 parties d'air contre 10 parties d'essence de pétrole en vapeur, le travail à faire pour obtenir le mélange est obtenu facilement par une sorte de transformation directe des calories en kilogram mètres. La vapeur, produite à une pression d'un tiers d'atmosphère, donne, par son

mélange avec Tair^un gaz aune pression de quelques centimètres d'eau seulement, comme celle que possède en général le gaz de houille.

Au point de vue pratique, l'appareil est d'une grande simplicité, ce qui permet de le livrer dans des conditions de prix qu'on n'avait pu réaliser jusqu'ici.

Le gaz éclair s'obtient instantanément de la manière suivante :

Le réservoir de gazoline est placé à une distance quelconque de l'endroit où Ton veut produire le gaz, et à une hauteur suffisante pour assurer l'écoulement du liquide. Celui-ci est amené par un petit tube A(fig.529) dans une petite lentille en tôle d'acier B, faisant fonction de chaudière, et enfermée dans la chambre à combustion G, où un bec de gaz s'alimenlant à la cloche D produit la chaleur nécessaire à la volatilisation complète et sans résidus de l'essence de pétrole.

La vapeur ainsi produite sort par le tube E, et au moyen de l'injecteur placé dans la botte F, fait un appel énergique de l'air, qui entre par l'orifice G, se dessèche en passant sur du chlorure de calcium et se mélange intimement à elle. Le gaz carburé pénètre par la colonne H dans la cloche D, la remplit, et, de là, se rend dans laconduite générale. Le sommet de la cloche produit, par son ascension et au moyen des leviers K et L, le règlement de l'arrivée de l'essence de pétrole dans la chaudière et de Taspiration de l'air.

L'appareil se règle donc de lui-même, suivant la consommation, et n'a besoin daucune surveillance.

La mise en marche est des plus simples; elle est, pour ainsi dire, Instantanée, c'est ce qui a fait donner à ce gaz le nom de gaz éclair.

l" On allume le bec de gaz sous la chaudière;

2^ Dès que le tube E est un peu chaud, on ouvre le robinet qui amène l'essence de pétrole, et le gaz se forme instantanément: on n'a plus qu'à ouvrir la conduite générale et allumer.

Le prix de revient du gaz éclair varie naturellement avec le prix de l'essence de pétrole.

Quant il s'agit d'éclairage, la gazoline ou essence à 0,650 de densité est la plus convenable. Un litre de cette essence produit environ 3 mètres cubes de gaz.

En un point quelconque de la France, sauf Paris où il y a un droit d'octroi, la gazoline vaut 50 centimes le litre ; donc un mètre cube de gaz revient à 16 ou 17 centimes; mais le pouvoir éclairant d'un semblable gaz, avec une flamme très blanche et qui n'est pas sulfureuse du tout, est de 40 à 50 p. 100 supérieur à celui du gaz de houille ; il faut donc compter, à égalité de pouvoir éclairant, sur 12 à 13 centimes le mètre cube.

Cet appareil, imaginé d'abord pour l'éclairage, semble plus intéressant encore pour les moteurs à gaz. Des expériences se poursuivent actuellement pour employer le pétrole ordinaire et même les huiles lourdes à l'alimentation des moteurs, car la condensation, que l'on pourrait craindre, peut s'éviter par une courte conduite autour de laquelle on fait rendre les produits chauds de la détonation et par un chauffage suffisamment énergique.

LE PETHOLE

GasE Mac Avoy.

Le carburateur Mac Avoy, fréquemment usité, fonctionne à froid et par aspiration, de la manière suivante. Le carburateur est divisé en deux parties A et B par une

Fig. 530.

Carburateur Mac Avoy (1894).

G, compteur aspirateur avec agitateurs DP, mû par un treuil à poids J, tournant dans le pétrole du compartiment C, qu'il imprègne d'air aspiré par LA 6a, et qu'il refoule par cfeSR au ^zomètre E, au travers de la soupape autorégulatrice w, — D, roue alimentaire puisant du pétrole en B, par les tubes A et le déversant, par o, dans le compartiment A. — T, sortie du gazomètre. — MN, tuyaux de purge. — F C, flotteurs-indicateur de niveau.

cloison a, perforée en bb; la chambre B renferme la roue génératrice ou alimentaire D et un gazomètre E ; la chambre A

renferme un compteur aspirateur C, mù par un treuil à contrepoids J, et qui tourne dans un bain de pétrole. L'air aspiré pénètre suivant les flèches, par h ba c, dans le pétrole de C, d'où il est refoulé à Tétat carburé, par le tuyau d, dans le compartiment e, qui l'amène, par les tuyaux S et R, dans le gazomètre E. L'air carburé est ensuite distribué au gazomètre, au moteur, ou à la canalisation par les tuyaux Q et T. L'écoulement du gaz est réglé par la soupape w, qui monte avec la cloche du gazomètre, et se ferme à mesure qu'elle s'élève, de sorte que le débit du carburateur se règle automatiquement sur sa dépense.

Pour mettre en train, on remplit le compartiment A de gazoline jusqu'au niveau des trous b b par lesquels il déborde dans le compartiment B, qu'il remplit jusqu'à un niveau indiqué par le flotteur F C. A mesure que la gazoline se vaporise en A, la roue alimentaire D la remplace au moyen de ses tubes /*, dont les extrémités tangentielles puisent en B le pétrole qu'ils déversent par o dans A. Cette roue est, en outre, recouverte d'un bandange en coton, qui s'impreigne de gazoline, et offre ainsi au courant d'air une surface d'évaporation très active. Enfin, l'aspirateur est pourvu d'agitateurs P, qui remuent et renouvellent sans cesse la surface de la gazoline ; les tuyaux N permettent de purger le carburateur de toute condensation d'eau, et les robinets M d'en vider la gazoline.

Gaz Lotltainiiier.

La carburation de la gazoline s'opère aussi presque à froid, mais par refoulement, dans le carburateur Lothammer^ dont nous empruntons la description suivante à la Revue industrielle du 9 décembre 1886 :

On charge préalablement le plateau de la soupape à balance S d'un poids

LE PETROLE

convenable, en rapport avec la consommation et la perte de charge que subit le gaz avant son arrivée aux moteurs. Ce poids règle la levée de la soupape d'échappement de Tair dans Tatmosphère, et par suite la pression de Tair comprimé dans le réservoir C, en dehors duquel elle est indiquée par le manomètre D.

Fig. 531.

Carburateur Lothammer, à refoulement et à niveau constant.

AB, entrée de Tair comprimé dans le récipient G, oii sa pression est réglée par la soupape S, chargée par des poids réunis dans un plateau y, équilibré autour de u par p. — PE, passage de l'air comprimé au carburateur G, au travers des clapets de retenue PP, du tube E et du dinuseur I, dans la gazoline h. — MN, sortie du gaz carburé. — F, siphon maintenant le niveau de h constant en z par la gazoline g. — L/, remplissage d; ^. — cf, cloche chauffée par une flamme de gazoline f,et envoyant^ suivant echfj une circulation d'air chaud autour de la gazoline h.

L'air comprimé est produit dans une pompe mise en jeu par le moteur. Il arrive par le robinet A de la conduite B, dans le récipient C,où la soupape tarée S maintient une pression constante.

On ouvre ensuite le robinet placé entre les tuyaux recourbés PP, pourvus

de deux clapets de retenue s'ouvrant de dehors en dedans. Ces clapets s'opposent ainsi à tout passage du fluide qui, pour une cause quelconque, tendrait à revenir en sens inverse du courant d'air comprimé; mais Tair les soulève et pénètre dans le carburateur proprement dit G, par la conduite Ë, dont la partie basse est terminée par des tubes méplats I. Ceux-ci sont percés d'un grand nombre de petits trous, et disposés de telle façon qu'ils assurent le barbotage de Tair dans la gazoline h, soumise à Tévaporation. Cet air s'imprègne de vapeurs et circule de bas en haut dans le carburateur, où il se mélange avec celles qui y sont déjà accumulées. En cet état, il s'échappe par le tuyau M, relié à la canalisation N des brûleurs.

Le bain hh' de la gazoline soumise à Tévaporation conserve toujours un niveau constant. Dans ce but, le récipient d'alimentation g porte à sa partie supérieure une sorte de siphon F, dont la longue branche se termine par un orifice épanoui z. Lorsque celui-ci est démasqué par le liquide carburant, il se produit une aspiration qui provoque l'écoulement de la gazoline du récipient, jusqu'à ce que cet orifice soit obstrué à nouveau.

Autour du fond h/i, est enroulé un petit serpentin dans lequel circule de l'air chaufi'é à l'intérieur d'un pot conique en grès d, à trépied, où brûle une flamme t d'air carburé. Ce bec est alimenté par le petit tuyau m, et sa position en hauteur peut être réglée sur le support à tige b.

L'air chaud ainsi produit est amené par un simple appel dans le pot en grès; il passe dans le tube e, et, de là, dans la spire inférieure du serpentin, puis il circule de bas en haut et s'échappe par le tube f. Grâce à cette disposition, le fond seul du bain h h est chauffé, et, à sa sortie, l'air se trouve sensiblement à la température ambiante. Ceci suffît à annuler le froid que produit la volatilisation de la gazoline, et qui tend à ralentir cette opération. Un thermomètre branché en c sert à contrôler réchauffement de l'air dont la température peut être réglée en modérant ou activant la combustion du brûleur t.

Une particularité digne de remarque consiste en ce que la pression peut atteindre un degré qui n'avait pas encore été obtenu. On la fait varier depuis 1 gramme jusqu'à 1 kilogramme; et, si les besoins de la pratique l'exigeaient, jusqu'à trois atmosphères, en donnant, bien entendu, aux réservoirs une épaisseur de tôle convenable. Dans les limites du service courant, cette faculté dans la variation de la pression est obtenue en enlevant ou ajoutant quelques grammes sur le plateau de la balance, suivant que l'on a tout ou partie des becs allumés, de façon à conserver à la flamme une hauteur constante, et à éviter le filage des becs. Notre croquis de détail montre la disposition de cet appareil de sécurité et de réglage. La tige du plateau x porte vers son milieu un clapet conique, et à sa partie inférieure un disque ajouré servant de guide. En haut, elle embrasse le g^nd levier z du balancier v, portant au bout de l'autre bras le poids p, et articulé avec le couteau reposant sur le support u.

La question de sécurité dans la manipulation d'une essence aussi volatile que la gazoline prête à une sérieuse attention. Grâce aux précautions prises,

aucune émanation ni danger d^explosion ne sont à redouter dans remploi du carburateur Lothammer, si l'on prend les précautions d'usage. Le service et la vidange du carburateur ne présentent, du reste, pas de difficulté. En premier lieu, le remplissage s'efTectue en dévissant le bouchon L et en versant la gazoline dans le tuyau /,qui débouche en g. Un tube de niveau T indique le moment où il faut satisfoire à cette opération. D'autre part, deux tubes V, soudés aux fonds de Tenveloppe g et du cylindre intérieur G, forment les deux tronçons d'une conduite au milieu de laquelle se trouve le robinet R, qui permet de les isoler lorsqu'on veut opérer séparément la vidange de ces deux récipients en dévissant le bouchon K. Il est facile, finalement, de reconnaître que le réservoir g de gazoline, complètement immobile, est entouré du récipient extérieur et isolé de ce dernier par une couche d'air; au surplus, le milieu où se répandent les vapeurs carburées est ménagé dans un troisième cylindre également fixe, pl&cé au centre des deux premiers.

Carburateurs extérieurs.

Le carburateur Z)amter (*) représenté parla figure 532, offre la particularité que Tair aspiré de a en a' par le moteur tra verse, dans le flotteur /; l'épaisseur constante d'un volume de pétrole isolé de la masse p. L'air carburé qui sort du flotteur f est débarrassé du pétrole liquide entraîné d'abord parle déflecteur d, puis par son passage au travers des toiles métalliques t. La hauteur X du pétrole est indiquée par la tige ^, solidaire du flotteur. Enfin, le carburateur est fermé en a par un clapet de sûreté qui le garantit, ainsi que les toiles t, contre les retours de flamme du moteur. Dans la plupart des applications, l'air est, avant de pénétrer dans le carburateur, chauffé par son échappement.

Le niveau du pétrole est maintenu constant dans le carburateur C (fig. 526) du moteur de Tree(on{**) par un flotteur. Sous

{•) Brevet anglais, n« 10786 (11 sept. 1885). — ScienHfic american,! fév. 1891. n Brevet anglais, n« 8584 (15 juillet 1885).

le vide créé par Taspirateur du moteur en A , Tair descend dans le pétrole du carburateur par les tuyaux tj et le mélange passe dans un récipient intermédiaire B, où il dépose les. gouttes de pétrole entraînées. Le carburateur et son réservoir sont protégés par des soupapes de sûreté $s.

Fig. 532.

Carburateur Daimler (1885).

a, tube solidaire du flotteur f. — <i', aspiration du moteur. — </, déflecteur retenant, ainsi que les toiles métalliques t, le pétrole entraîné. — /',tige indiquant le niveau X du pétrole p.

Dans le carburateur de M. Delàmare (') (flg. 534), le pétrole rencontre, au sortir du réservoir Z, un petit jet d'eau chaude R', s'y mêle sur la toile 6, et tombe avec elle sur une hélice M, qui ramène en D, par le clapet de retenue V, dans le réservoir carburateur, d'où les vapeurs de pétrole, plus ou moins séparées de Teau, sont aspirées au moteur par A, au travers dune soupape B. Le flotteur L empêche Téclaboussement du jet V. L'écoulement du pétrole peut être commandé en a par un tampon soumis^ au régulateur, et qui le ferme dès^ que la machine s'emporte. Le mélange avec une partie de Teau chaude E'T, venant du cylindre moteur, faciliterait beaucoup la vaporisation du pétrole.

Pi