<Desc/Clms Page number 1>
" Gazogène à carburation descendante ".
@
Les gazogènes à carburation descendante comportant un pro- longement raccordé à une partie rétrécie de la garniture de la ouve et suspendu dans le creux de cette dernière dont les seo- tions de passage vont ' . en diminuant à partir du rétréci de la ouve et qui s'évasent à partir d'un étranglement ainsi formé en donnant au volume de passage une forme à peu près en diabolo, sont oonnus. On utilise surtout une telle forme du prolongement du foyer pour qu'il se forme aussi bien à l'intérieur du prolon- gement qu'à l'extérieur de celui-oi, dans la chambre en forme d'anneau comprise entre le prolongement du foyer et le manteau extérieur de la cuve, des chambres de réaction.
La chambre de réaction extérieure offre toute une série de possibilités avan- tageuses au point de vue de la diminution de la vitesse du gaz, de la faible hauteur de la zone de réaction, de l'accroissement de l'élasticité du gazogène vis-à-vis d'un brusque changement des desiderata et des régimes qui lui sont posés et de la faci- lité do la séparation des oombustibles et des résidus solides de la combustion ( coke ), d'une part,et des cendres et des soo- ries,dtautre part. A côté de ces avantages, la zone de réaction extérieure , a toutefois certains inconvénients en ce sens qu'elle réduit la radiation de la ohaleur de la partie du prolongement inférieur, dans lequel la matière qui passe s'évase à nouveau en fonction de la section.
Ceci n'occasionne pas de difficultés pour toute une série de combustibles, notamment pour ceux à for- te teneur en eau, tels que le bois. Mais si la teneur en eau tombe considérablement ou si l'exothermie du combustible augmen- te, il peut se produire des augmentations de température des pa- rois du foyer qui sont indésirables. En présence de ces tempéra- tures élevées, on court le danger surtout que la matière métal- lique dont sont généralement faits les prolongements de l'espèce réagisse avec le soufre que renferme le combustible. Il se forme alors surtout du sulfure et du bisulfure de fer.
Ces oombinai- sons fer et soufre ont un coefficient de dilatation plus grand que la matière du prolongement de sorte que les parties conte- nant du soufre se bombent, éclatent en cas de variations detem- pérature et se décapent, mettant à nu de la matière très réac- tive. Au dessus de la température de 790 . le bisulfure de fer se déoompose en sulfure de fer et en soufre. C'est pourquoi cet- te température doit être considérée à côté du point de fusion du mélange eutectique FeO-FeS s'élevant à 940 , comme la limite supérieure des températures de la paroi.
La limite supérieure qui doit être observée dans la pratique est cependant plus basse;
<Desc/Clms Page number 2>
elle est de 650 environ parce que l'action du soufre est encore considérablement accentuée par les autres éléments constituants du gaz produit, par exemple par l'oxyde de carbone et l'anhy- dride carbonique.
Le problème qui découle de cet état de choses et qui oon- siste à effectuer le processus de la carburation de manière que cette valeur limite ne soit pas atteinte ou ne soit que légère- ment dépassée, peut être résolu, conformément à l'invention, en fai'sant en sorte que la surface de radiation du prolongement du foyer qui enferme le volume qui va en s'épandant dans le sens du passage, soit plus grande que oelle du prolongement du foyer qui enferme le volume qui va en diminuant dans le sens du pas- sage.
Il y a diverses possibilités à cette fin.
On peut tout d'abord faire arriver la partie du prolonge- ment qui enferme le volume qui s'épand dans le sens du passage, jusqu'à tout près de la fermeture du creux de la cuve qui est formé préférablement par un tamis animé d'un mouvement de rota- tion, de branlement ou d'agitation, on donne ainsi au prolonge- ment une longueur considérable qui peut être égale au diamètre de l'étranglement maximum du volume qui passe ou qui peut repré- senter un multiple de celui-ci, on réalise ainsi toute une sé- rie d'aotions avantage.uses. On donne ainsi tout d'abord au pro- longement une surface extrêmement grande et l'on réalise une radiation de chaleur élevée en conséquence.
En outre, la surface de oontact entre ce prolongement et le gaz soutiré qui est à des températures relativement basses, augmente parce que celui- oi balaye le manteau extérieur du gazogène et se refroidit de la sorte. Mais, ensuite, les réactions endothermiques sont re- portées à présent, principalement à l'intérieur du prolongement du foyer. Il se produit également de ce fait un fort abaissement de la température, ce qui diminue en conséquence la température des parois.
Enfin, le chauffage, particulièrement du bord de l'embouchure du prolongement, dans lequel s'épand le volume du passage, disparaît entièrement ou presque, paroe que la zone de réaction extérieure disparaît complètement ou presque complète- ment. Car, par suite du décalage de la plus grande partie des réactions endothermiques à l'intérieur du prolongement, il ne reste plus que de faibles réactions résiduelles qui se déroulent dans la zone de carburation extérieure. 0'est pour cette raison que les températures de l'embouchure du prolongement diminuent oonsidérablement, de sorte qu'il est possible d'observer les valeurs limites indiquées.
Par suite du fait que le prolongement est très rapproché de la fermeture du tamis du gazogène, il est cependant possible qu'il se produise un trop fort étranglement du soutirage du gaz. on pourrait effectuer le soutirage du gaz principalement par les intervalles ou par d'autres évidements du tamis animé d'un mouvement de rotation, de branlement ou d'agitation. Mais ceci offre certains inconvénients même si l'on laisse de o8té le fait qu'il se produit ainsi également des étranglements. Pour porter remède a ces difficultés, on peut ménager dans la partie du prolongement qui enferme le volume qui passe, de préférence dans la section de son bord, des évidements et notamment plu- sieurs évidements de faible section.
Grâce à ces évidements, on peut assurer le soutirage du gaz sans grands étranglements et sans déplacer les réactions endothermiques à l'intérieur des creux du prolongement.
Une autre difficulté qui peut être résolue par les moyens les plus simples est que l'espace compris entre le bord de
<Desc/Clms Page number 3>
l'embouchure du prolongement et la fermeture du creux intérieur de la cuve par le tamis animé d'un mouvement de rotation, de branlement ou d'agitation est suffisamment peu important pour que de grandes accumulations de soories, des corps étrangers arrivant dans le creux de la cuve avec le oombustible ( parti- cules de fer ou analogues ) ne puissent pas être éliminées.
Dans ce cas, on peut recourir avec un résultat positif à la me- sure déjà proposée en vue de faire descendre le niveau des pro- duits de la réaotion à pouvoir réactif diminué ou disparu, pour éliminer ces dépôts de scories. C'est pourquoi, conformément à un développement de l'invention, des parties de la paroi du pro- longement qui enferme la partie du volume qui s'épand sont con- çues sous forme de pièces intérieures séparées du restant de la paroi et assemblées à demeure par une pièce de fixation montée amoviblement dans la cuve extérieure qui est conçue préférable- ment sous forme de couvercle.
Cet assemblage à demeure peut être conçu sous forme de corps creux, de niveau ou à peu près de ni- veau avec le bord de la pièce intérieure, qui se dirige vers le couvercle en forme de cylindre ou avec une légère pente oonique.
On peut, suivant un autre développement de l'idée de l'in- vention, prévoir des surfaces réfrigérantes supplémentaires qui s'attachent au prolongement, de préférence ayant la forme de ner- vures réfrigérantes en forme de rayons qui se fixent à la face extérieure du prolongement. Ces nervures de réfrigération cèdent la ohaleur au gaz produit qui a une température relativement bas- se parce qu'il balaye le manteau extérieur. on peut cependant encore agrandir la surface de réfrigération de celui-ci, en gar- nissant également ce manteau extérieur de nervures réfrigérantes.
Dans ce cas, une nervure montée sur la surface intérieure du man- teau extérieur fait suite à une nervure fixée à la face extéri- eure du prolongement. On obtient ainsi également encore un effet réfrigérant par radiation de la chaleur, tandis qu'il serait correct, autrement, 'de faire suivre successivement sur le trajet du gaz soutiré, tout d'abord la nervure réfrigérante du manteau extérieur et ensuite seulement la nervure réfrigérante de la par- tie envisagée du prolongement, afin que les nervures mentionnées en dernier lieu soient balayées par du gaz déjà refroidi.
Enfin, on peut agrandir la surface de radiation libre de la partie inférieure du prolongement du foyer en abaissant la hauteur de la zone de carburation extérieure par rapport au bord inférieur de l'embouchure du prolongement.
Jusqu'à, présent, on a laissé de côté la question de la hau- teur de la zone de carburation extérieure. Car le fonctionnement des gazogènes de ce genre a cette caractéristique, prinoipale- ment sur les véhicules, que les périodes de très fort régime du gazogène sont suivies par,des périodes de régime moindre, même par des périodes de marche à vide et de hors servioe du gazogène par suite de la marohe à vide ou de l'arrêt du moteur du véhi- cule* Ce fonctionnement a pour conséquence que les résidus so- lides de ia combustion dont se compose essentiellement la zone.
de carburation extérieure se forment, tantôt en grandes quanti- tés, tantôt en quantités moindres, de sorte que généralement on n'a pas besoin de compter que les résidus solides de la combus- tion dépasseront en hauteur le niveau de l'arrivée de l'air, bien qu'il puisse se faire que ceci se produise. La conséquence de ceci est que le prolongement est chauffé des deux côtés. Gé- néralement, ceci est sans danger aussi longtemps que les réao- tions se déroulent à des températures relativement basses.
Mais si l'on gazéifie des combustibles à faible teneur en eau et si l'exothermie de ceux-ci augmente, comme c'est par exemple le cas
<Desc/Clms Page number 4>
pour le lignite, les températures de chauffage qui se manifes- tent des deux côtés peuvent arriver au niveau des températures de la paroi du prolongement, qui ne peuvent pas être supportées sans plus.
Mais si on réduit la hauteur de la zone de carburation extérieure de façon déterminée, si notamment on lui donne des dimensions telles que seul le bord de l'embouchure du prolonge - ment pénètre dans la zone de carburation extérieure, le chauf- fage du prolongement du foyer disparaît sur les deux côtés et les parois de celui-ci sont alors simplement chauffées de l'in- térieur du prolongement. On peut mettre à profit l'abaissement des températures qui se produit ainsi pour se rapprocher de la valeur limite susmentionnée des températures des parois ou même pour rester au dessous.
Partant de ces considérations, l'inven- tion se caractérise par une grille en panier qui entoure le prolongement, qui admet la zone de carburation extérieure, qui se trouve à une certaine distance des parois du manteau exté- rieur de la cuve et qui dépasse le bord inférieur de l'embou- chure du prolongement à une certaine hauteur, Par suite du fait que cette grille est à une certaine distance des parois du man- teau extérieur de la cuve, les résidus solides de la combustion peuvent à présent tomber par cette chambre intermédiaire dans le cendrier du gazogène aussitôt que leur production dépasse la quantité qui est nécessaire pour remplir la grille à panier.
On prévient ainsi l'accumulation de résidus solides de combus- tion autour du prolongement, susceptibles de chauffer exagéré- ment le prolongement des deux côtés. Au contraire, le bord su- périeur de la grille détermine la mesure dans laquelle le pro- longement pénètre dans la zone de carburation extérieure, o'est- à-dire qu'il détermine le chauffage des parois du prolongement et ainsi, en dernière analyse, leur température. De cette maniè- re, on peut réduire la température des parois, éventuellement en collaboration avec des mesures qui donnent les mêmes effets, à la valeur désirée.
Le dessin illustre à titre d'exemple des réalisations de l'idée de l'invention.
La figure 1 représente un prolongement conçu suivant l'in- vention en coupe longitudinale dans un gazogène muni d'un tamis à agitation qui est actionné en continu ou par intermittences.
La figure 2 illustre une forme de réalisation un peu mo- difiée de ce prolongement dans la même représentation en coupe.
La figure 3 montre une autre variante, également en coupe identique, à tamis à branlement.
La figure 4 illustre une réalisation du prolongement du foyer avec nervures réfrigérantes.
La figure 5 est une coupe horizontale suivant la ligne V - V de la figure 4.
Les figures 6 à 9 montrent diverses possibilités pour aug- menter la surface de radiation du prolongement du foyer en a- baissant la hauteur de la zone de oarburation extérieure qui déborde sur le bord inférieur de l'embouchure du prolongement.
Dans les figures 1 à 4, la référence 1 désigne le manteau extérieur habituel de la cuve, la référence 8 la garniture de la cuve, la référence 3 un rétréoi de celle-ci auquel s'attache le prolongement. Dans T'exemple de réalisation, ce prolongement a la forme d'un diabolo. On peut employer de la même manière toute)forme de'prolongement qui donne naissance à un volume de passage en diabolo. Par conséquent, les parois du prolongement peuvent, en combinaison avec un étranglement intercalé dans le courant qui passe, être aussi cylindriques de manière que le
<Desc/Clms Page number 5>
volume qui passe se forme automatiquement en diabolo. L'arrivée de l'air se produit à l'endroit 4 où le rétréci est le plus fort.
Au-dessus de ce -point de rétrécissement maximum se trouve un prolongement 5 qui se rétrécit dans le sens du passage. Vers le bas se raccorde une partie du prolongement 6 qui s'évase dans le sens du passage. A l'endroit où le rétrécissement est le plus fort, 4, se trouvent les tuyères 7. Elles sont approvisionnées en air par la oonduite périphérique 8.
Conformément à l'invention, le prolongement 6 arrive dans un gazogène de l'espèce jusqu'à la fermeture 9 du creux intéri- eur de la cuve 10 de manière que la hauteur li du prolongement 6 est plus grande* que le diamètre du rétréci 4. Il se produit ainsi les effets qui ont été exposés plus haut. La fermeture 9 peut être réalisée des manières les plus diverses. C'est ainsi que les figures 1 et 2 illustrent des réalisations en forme de tamis animé d'un mouvement de rotation muni d'un épi agitateur 12, la toile étant animée d'un mouvement de rotation intermit- tent par l'intermédiaire de la roue dentée 13. L'épi agitateur 12 brasse le volume qui passe en s'épandant dans sa couche li- mite de manière que l'on jouit ainsi des avantages corollaires.
Comma le soutirage du gaz subit, dans l'exemple de réalisation suivant la figure 1, d'assez fortes réduotions, la partie 6 du prolongement présente, dans l'exemple de réalisation suivant la figure 2, une série d'évidements 14 ayant la forme de trous de sorte que le soutirage peut se faire sans étranglements consi- dérables. L'exemple de réalisation suivant la figure 3 montre comment l'on peut éliminer de grandes accumulations de scories sans difficulté. A cette fin, la partie 15 du prolongement 6 du foyer est conçue sous forme de pièce séparée du restant de 'Sa paroi. Sur son bord s'appuie, de niveau avec lui, le cône creux 16 qui est assemblé rigidement avec le couvercle volet 17.
Quand on dévisse le couvercle 17 de la bride filetée 18 du manteau ex- térieur 1 qui le soutien±; on dégage l'intérieur de la partie 6 du prolongement de façon que l'on peut enlever sans difficulté les paquets de soories. La fermeture 9 du gazogène est conçue sous forme de tamis à branlement actionné à la main. La manoeu- vre se fait par l'articulation à boulet 19 qui joue en même temps le rôle de joint.
Dans l'exemple de réalisation suivant les figures 4 et 5, la référence 1 désigne également le manteau extérieur de la cuve, la référene 2 la garniture de la cuve, la référence 3 un rétré- oi de celle-ci auquel fait suite le prolongement. Ce prolonge- ment se compose d'une partie 5 qui va en se rétrécissant dans le sens du passage, d'une partie à section minimum 4 et d'une partie 6 dans laquelle les sections de la matière qui passe aug- mentent-à nouveau. L'air est amené à l'endroit d'étranglement maximum par les tuyères 7. A cette fin, on a prévu une conduite 8 dirigée en sens périphérique qui est en relation avec la cham- bre d'arrivée d'air 20. Cette chambre d'arrivée d'air 20 est coupée de l'air extérieur par le clapet de retenue 21.
En des- sous du prolongement 4, 5, 6 se trouve le tamis rotatif 9 sur lequel est fixé l'épi agitateur 12. Dans le présent cas,-le ta- mis rotatif est actionné à la main. On pourrait prévoir de la même manière une commando étrangère, à fonctionnement continu ou intermittent.
Pour les motifs exposés à l'origine, il y a sur le prolon- gement 4, 5, 6 ainsi formé des nervures réfrigérantes 22. Ces nervures réfrigérantes ont, en outre, la forme d'ailettes dans le sens du soutirage du gaz en vue d'accroître la surface de transmission de la chaleur. Entre deux nervures 22 se trouve une
<Desc/Clms Page number 6>
nervure 23 qui est fixée à la face intérieure du manteau exté- rieur l.-re gaz soutiré peut donc tout d'abord se refroidir assez fortement sur les nervures 23, et le gaz ainsi refroidi absorbe de la chaleur des nervures réfrigérantes 22. De ce fait, les températures des parois des pièces 4, 5, 6 et particulière- ment les températures des parois de la dernière de ces pièces sont abaissées.
De ce fait,il est possible, éventuellement en combinaison avec les mesures techniques de carburation exposées plus haut, de maintenir les températures au dessous des valeurs limites indiquées à l'origine. La conduction de la chaleur ne se borne alors pas au contact; des calories s'échappent égale- ment par radiation, du fait que les nervures 22, qui sont rela- tivement ohaudes, cèdent par radiation des calories aux nervu- res 23 qui sont relativement froides, Si l'on n'attache aucune importance à cette radiation, il parait opportun de faire aller les nervures 23 plus fortement vers le bas, de manière que le gaz déjà refroidi ait accès aux nervures 22.
On peut aussi ap- pliquer ces deux Meures en même temps endirigeant vers le bas, en laissant de côté les conditions de la figure 1, les ner- vures 23 dans la direction du tamis rotatif 9, la limite étant donnéepar le niveau de la zone de carburation extérieure com- prise entre le prolongement et le manteau extérieur.
Dans les figures 6 à 9, enfin, la référence 1 désigne le manteau extérieur de la cuve, la référence 2 la garniture, la référence 3 un rétréoi de celle-ci et les référemoes 4, 5, 6 le prolongement qui y est attaché et dans lequel l'air est ame- né au point de rétrécissement maximum 4 par les tuyères 7.
Pour résoudre le problème qui consiste à ne former-une zone de carburation extérieure autour de la partie 6 du prolon- gement qu'à une hauteur déterminée, on a prévu, conformément à l'invention, une grille en panier 24, Cette grille se compose d'une toile 25 servant de fond, d'un bord supérieur à bourrelet 26 et des courts barreaux de grille 27 qui assemblent rigide- ment les pièces 25 et 26, Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 1, la grille à panier 24-27 est montée à demeure sur des supports 28. On voit le oompartiment 29 qui est formé de cette manière,entre la grille 24 - 27 et le* manteau extéri- eur de la cuve 1.
Par le compartiment 29, l'excès de production de résidus solides de combustion passantpar dessus le bord 26 de la grille descend dans le cendrier 19,de sorte que cet excé- dent de production de résidus solides de oombustion ne donne pas lieu à un chauffage inutilement élevé des parois du prolon- gement. De la même manière, les particules de combustible non gazéifiées sont évacuées ainsi que les oendres et les scories et les/corps étrangers arrivés dans le oombustible.
Suivant la figure 7, la grille à panier 24 - 27 est sus- pendue en porte-à-faux, à savoir pendulairemetn a des chaînes 30. De ce fait, la zone de oarburation extérieure qui, suivant ITexemple de réalisation de la figure 6, participe aux trépida- tions, aux chocs et aux vibrations du véhioule est encore plus en mouvement, de sorte qu'une influence favorable est exeroée sur le passage du gazogène. En outre, on accélère l'élimination automatique de l'excédent de produotion de résidus solides de la combustion et des particules de combustible non gazéifiées.
Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 8, la grille à panier 24 - 27 est montée à rotation. A cette fin, la grille est montée a glissement en 31. Un arbre de commande se termine par la roue dentée de commande 13 qui est actionnée d' une façon quelconque, en oontinu ou par intermittences. Sur la toile 25 est fixé l'épi agitateur 12 oonformé de manière à saisir
<Desc/Clms Page number 7>
la couche limite de la matière qui passe et qui se trouve dans la partie évasée 6 du prolongement.
La figure 9 illustre une commando à main de la grille à panier. A Cette fin, il est prévu en dessous du fond 25 de la toile une oouronne dentée 32 à chanfreins d'un seul côté. Dans la denture s'engage un épi 33 qui est suspendu dans une rotule.
Cette rotule peut être calée et rendue étanche par un manchon 34. Le fait que les dents de la couronne dentée 32 se trouvent d'un seul côté présente cet avantage que l'on ne peut faire tourner la grille à panier 24 - 29 que dans un sens déterminé.
Dans l'esprit de l'invention, la conformation et la dis- position de la cuvette sustentatrice qui admet la zone de car- buration extérieure ne présentent aucune importance spéoiale.
REVENDICATIONS.
1. ) Gazogène à carburation desoendante à prolongement rac- oordé à un rétréoi de la garniture de la cuve et suspendu dans le creux Intérieur de la cuve, dont les sections de passage vont en diminuant à partir du rétréoi de la garniture de la cuve et, à partir d'un étranglement formé de ce fait, vont en s'évasant en donnant la forme d'un diabolo au volume qui passe, caracté- risé par le fait que la surface de radiation de la partie du prolongement qui enferme la partie évasée du diabolo est plus grande, et préférablement plusieurs fois plus grande, que la surface de radiation de la partie du prolongement qui enferme le volume qui passe en s'effilant dans le sens du passage.