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Perfectionnements à la production, au moyen d'hydrocarbures liquides, de, gaz pour la combustion, l'éclairage ou d'autres applications.-
La présente Invention concerne la production, partir d'hydrocarbures liquides, de gaz pour la combustion pour l'éclairage et pour d'autres applications '
Cette invention envisage des perfectionnements ap- portés au système connu dans lequel l'hydrocarbure et un agent d'atomisation sont introduits dans une chambre de mélange d'où le mélange est envoyé dans une chambre de gazéi fication, le gaz résultant étant ensuite dirigé vers le lieu d'utilisation !
L'invention comprend l'emploi des hydrocarbures ordinaires ainsi que l'utilisation d'hydrocarbures humides ou souillés,
ne pouvant pas être utilisés par les/ précédés
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ordinaires; elle favorise également des agitations et des changements de pression et de température eu moyen desquels non seulement les hydrocarbures sont gazéifiés mais aussi tout le carbone d'angine végétale ou minérale, ainsi que l'eau entraînée, qui rendent les huiles commerciales actuelles impropres pour l'adaption dans les systèmes existants de production de gaz.
Pour cette raison, la présente invention, qui ren- ferme un procédé et des appareils pour la réalisation de ce procédé, est caractérisée principalement comme suit:
1 ) La chambre de mélange, qui fait partie d'un dispositif pour réunir l'hydrocarbure et l'agent d'jatomisation est placée extérieurement à la chambre de gazéification et.
communique avec celle-ci par l'intermédiaire de moyens com- portant une chambre qui fonctionne pour permettre la détente du mélange dans son trajet vers la chambre de gazéification.!
2 ) L'hydrocarbure est introduit dans la chambre de mélange conjointement avec la masse complémentaire de fluide d'atomisation de façon à former au moins deux arrivées ou deux jets convergents de mélange, au centre desquels une arrivée ou un jet de fluide réducteur ou dé carburant qui peut être avantageusement le même fluide que celui employa pour l'atomisation est introduit, l'arrivée de l'hydrocarbu- re étant réglée automatiquement
3 ) La chambre de gazéification est établie de façon à produire une série de changements de pression loca- lisés, une agitation générale,
de son contenu et une varias tion graduelle de tempe raturer
4 ) La chambre de gazéification est construite en une matière ou en une composition de matières capables de produire une action catalytique our les éléments passant dans la chambre, ou bien elle est revêtue d'une semblable matières
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5 ) Bar la combinaison de la chambre de mélange, de la chambre de gazéification et de pièces accessoires à oos chambres, qui toutes sont construites, disposées et des* tinées à fonctionner en substance de la manière qui sera décrite avec référence aux formes de réalisation de l'inven- tion représentées 1 titre d'exemple .aux dessins annexés qui montrent d'abord un appareil adapté à un foyer de chaudière pour produire du gaz au moyen d'uile brute et de vapeur,
principalement comme combustible pour le foyer, bien que le surplus puisse être employé par exemple pour l'éclairage, ou le chauffage ou l'emmagasinement en vue d'un emploi sub- séquent, et en ,second lieu un appareil constituant une ins- tallation complète et indépendante de production et d'emma- gasinement de gaz..
Dans les dessina
La figure 1 est une vue en élévation par l'extré- mité antérieure montrant la disposition générale de l'appa- reil pour foyer de chaudière et de ses accessoires.?
La figure 2 est une vue correspondante en coupe longitudinales par la ligne A-A.
La figure 3 montre un détail en coupe verticale par l'axe de la chambre de mélange, ainsi que le moyen com- plémentaire d'introduire l'huile et la vapeur pour composer le mélangea
La figure 4 montre, en détail une coupe longitudi- nale par l'axe de la chambre de gazéification et de ses piè- ces constitutives !
La figure 5 est une vue en élévation de cette chambre par la petite extrémités
La figure 6 est une coupe verticale d'une forme de réalisation de l'installation complète'et indépendante pour la production de gaz.!
La figure 7 est une vue analogue d'une autre forme de réalisation de cette installation
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Dans l'exemple des figures 1 à 5 et particulièrement aux figures '1 et 2 on * désigne par 1 la chaudière tandis que
2 désigne la chambre de mélange et 3 la
chambre de gazéifica- tion, ces deux chambres étant reliées en 4 et constituant un ensemble qui est la partie principale de 1'appareils
L'huile est envoyée dans un réchauffeur 5 d'un genre approprié par un tuyau à robinet 6 en venant d'une source d'alimentation et elle se rend de là dans la chambre. de mélange 2 par un tuyau 7. L'agent de chauffage est la va* peut produite dans la chaudière 1 et amenée au réchauffeur
5 par un tuyau a Tanne 8 et un tuyau 9 branché sur ce dernier la vapeur d'échappement étant évacuée par un tuyau 10.
La vapeur destinée à être combinée à l'huile est envoyée de même 4 la chambre de mélange 2, de la chaudière voisine 1, au moyen du tuyau 8, la partie du tuyau/ de la chambre 2 étant pourvue d'une vanne 11. Le tuyau 8 peut être alimenté par un sérchauffeur ou bien il peut, en un endroit approprié être constitué par un surchauffeur et comme on l'a représenté il peut même, être muni d'une soupape réductrice 12 et Il un manomètre 13.
La chambre de mélange 2 comprend un organe creux
14 en forme d'éventail, deux tubulures complexes 15, 15 plat cées latéralement dans une disposition divergente, pour l'huile et la vapeur, une tubulure centrale unique 16 pour la vapeur supplémentaire et un organe tubulaire 17 établis- sant une communication entre le tuyau 8, les tubulures 15,
15 et la tubulure 16, le tout ne formant qu'une seule pièce
Comme on le voit à la figure 3, chaque tubulure complexe laté- raie 15 comprend un cylindre 18 dont 1' extrémité interne qui débouche dans la chambre 14 possède une forme conique ou au- tre comme on le voit en 19 pour fournir un office central de décharge 20 de section relativement petite.
Au delà de l'organe 14, le cylindre 18 comporte desorifices d'admission espacés 21 pour l'huile et 22 pour la vapeur, les tuyaux
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principaux d' alimentation correspondants'" et 8 étant reliés de façon -appropriée;, par exemple de la manière représentée
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aux figures 3:
et 2w Suivant ces figures, le tuyau d'huile 7 est relié aux orifices d'admission 21, 21 par un tuyau de branchement 23 muni d'une vanne 24, et .les orifices d'admis-
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sion 22,33 communiquent avec le tuyau 8 par l'intermédiaire d'un branchement 25 dont l'orifice de sortie est muni d'une vanne 26,, Les vannes 24 et 26 peuvent être.accouplées de fa-
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çon à $tre ouvertes et fermées en synchronisme, bien que suri- vant l'exemple représenté, elles soient actionnées indépendant* ment.!
A l'intérieur du Cylindre 18 .se trouve placé de
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façon h pouvoir coulisser un organe 27 comportant une partie médiane 28 s'adaptant exactement dans le cylindre 18 et éga lement des parties terminales de diamètre réduit 29 et 30,
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laissant entre elles et le cylindre 18 des espaces 31 et 52.' Les faces opposées de la partie médi-ane 29 constituent par conséquent des épaulements 33 et 34, la disposition par rap- port aux orifices 21 et 22 d'admission de l'huile et de vapeur étant telle qu'une face 33 est soumise à la pression de l'huile et l'autre 34 à la pression de la vapeur*- La partie médiane 28 forme donc un piston à double effet !
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L'organe 27 est pourvu d'un passage central 35 s'é tendant sur toute sa longueur et son extrémité interne est conique comme on le voit en 36 de façon a s'adapter sur l' eer trémité analogue 19 du cylindre 8 Un ressort à boudin 37 est combiné au piston 28, l'une des extrémités du ressort prenant appui sur la face 34 soumise , la pression de vapeur et l' extrémité opposée sur,
une butée réglable 38 combinée a l'extrémité du cylindre 18. L' extrémité, du cylindre est avan4 tageusement constituée par un bouchon 39 et par un écrou for- mant presse-étoupe 40 et la butée réglable 38 est formée par
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un bougon vissé 1 passant travers le bouchon 39 et l' é crou 40 et muni à l'extrémité externe d'une tête 42 et
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intense 1' extrémité d'une -fête 43.
La tubulure centrale de vapeur 16 est sous la com- mande directe d'une vanne 44. L'orifice de sortie 45 de la tubulure 16 dirige donc la vapeur dans la chambre de mélange
2 centralement au milieu des courants convergents d'huile et de vapeur mélangées débouchant, des orifices 20, 20 des tubulu- res 15,15 dans la chambre de mélange 2.
La vapeur et l'huile sont envoyées aux tubulures 15,15 à la même pression ou peu près, des soupapes réduc- trices étantdisposées dans les tuyaux principaux 7 et 8 si on le désirer
Pour ce qui concerne le fonctionnement, lorsque les vannes à huile et à vapeur 24 et 26 sont ouvertes, la vapeut agit en partie sur la face d'épaulement ou de piston adjacente
34 de l'organe 27 tandis qu'une partie passe à travers cet organe au moyen ? passage 35, et l'huilée agit sur l'autre face d'épaulement ou de piston 33 et en même temps une partie s'écoule par l'espace annulaire 31 entre l'organe 27 et le cylindre 18 et pénètre dans la chambre de mélange en même temps que la vapeur,
la différence des pressionssur les deux faces 33 et 34 étant compensée'par le ressort conjugué 37.
L'huile et la vapeur mélangées s'écoulent ensuite de la cham- bre de mélange 2 dans la chambre de gazéification 3.
Lorsque la vanne 44 de la tubulure centrale de va- peur 16 est ouverte la pression de vapeur sur l'organe 27 est supprimée de sorte que l'orifice d'entrée d'huile entre les extrémités coniques 36 et 19 est automatiquenent aug- menté sous l'influence de la pression d'huiler La quantité de 'Vapeur fournie à la chambre de gazéification 3 peut par conséquent, être augmentée des que la chambre devient suf- fisamment chaude pour provoquer la réaction entre l'huile et la vapeur de sorte qu'alors la vapeur prédomine sur la quantité d'huile ce qui évite les dépôts de carbone en as- surant une combustion parfaites
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On voit que l'huile et la vapeur venant des tubulu4 res 15, 15 pénètrent dans la chambre 2 en tourbillonant et la vapeur sortant de la tubulure 16 est dirigée au centre de la masse en tourbillonnement,
d'où il résulte un mélange effectif et une désagrégation*'
Il est évident que si l'orifice de sortie d'huile 36 est obstrué par une matière étrangère agissant pour gêner ou pour couper l'arrivée d'huile, la pression de l'huile s'élève et refoule automatiquement en arrière l'organe 27 en agissant sur la face de butée ou de piston,' ce 'qui, produit un effet de dhasse et rétablit l'alimentation normales
La chambre de gazéification 3 est composée de'deux organes tubulaires coniques ouverts aux extrémités 46 et 47 assemblés de façon à être partiellement en contact sur la circonférence et aux extrémités,
ces dernières étant munies de brides et boulonnées ensemble en 48 et 49 de façon à cons- tituer une cornue 50 dans laquelle le gaz produit est intro- duit par l' extrémité la plus grande et est brûlé, la, chambre chaude de gazéification 3 étant -ainsi, entre autres, maintenue/ Le joint 49 est avantageusement établi de façon à compenser les dilatations et les contractions grâce à l'emploi de la partie bombée 51.
Les joints 48 et 49 permettant le démontage rapide de l' ens embl e 50 en, vue du nettoyage etc. ainsi qu'un réas- semblage aussi aisé*; La petite extrémité ou l'extrémité anté- rieure de la cornue 50 est reliée au foyer 652 de la chau- dière lcomme le montrent les figures 1 et 2 et en conséquente ellesest toujours plus chaude que 1' extrémité opposée ou l'extrémité postérieures
Les pièces 46 et 47 sont faites en un alliage chro- me-nickel dans lequel le nickel est l'élément prédominante
Cette mesure particulière produit ou provoque, à une tempéra- ture appropriée de 9002 C, une :
action catalytique sur le mélange gazeux passant a travers la chambre 3, ce qui empêche los dépôts do carbone solide et favorise la production de
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quantité prédominantes de méthane au lieu d'hydrogène et d'oxyde de carbone tandis que d' autre part la paroi résiste l'action de la chaleur et n'est pas affectée par l'oxygène libre aux températures élevées * Suivant une variante, l'ac- tion catalytique peut tre obtenue par le fait qu'on enduit les pièces 46 et 47 d'un catalyseur ou qu'on les munit de revêtements faits d'un catalyseur, ce dernier étant simple ou complexe,
c'est à dire consistant ou bien en un élément simple ou bien en'une composition ou en un alliage de deux ou de plusieurs éléments.-
La circonférence extérieure de l'organe 46 est munie d'une série de nervures équidistantes 53, 53 dont les bords prennent appui sur l'organe 47, ce qui forme, un cer- tain nombre de canaux 54 entre les pièces 46 et 47. Les nervures 53 sont munies, comme le montre la figure 4, de par% ties coudées 55,55 se raccordant aux parties circulaires ce qui produit une série de contractions /dans les chenaux 54, 54 pour relier ceux-ci entre eux et sert 1 provoquer la for- mation d'étranglements favorisant l'agitation et les chan- gements de pression des gaz qui s'écoulent.
Eh conséquence, les chenaux 54,54 ont des volumes qui varient en augmentant régulièrement de l'extrémité antérioure à 1'extrémité posté- rieure de la pièce 50, à l'exception du chenal de 1' extrémité ou du premier chenal 54, tandis que la température diminue graduellement de 1' avant à l'arriérer
L' extrémité antérieure la plus petite de la pièce
47 est munie d'un prolongement creux formant une chambre 57 au sommet de laquelle se fixe en 4, la chambre de mélange 2
La chambre 57 est donc en communication -directe à la fois de gazéification ? et son but est de permettre la détente brusque avec la chambre de mélange 3 et la chambre/du mélange gazeux sortant de la chambre 2, avant son entrée dans la chambre
3.
Le mélange se trouve ainsi raréfié et plus susceptible de subir l'action catalytique des pièces 55.
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Un tuyau 58 est disposé l'extrémité postérieure la plus grande de la cornue 50 pour conduire le gaz hors de la chambre 3. Une des extrémités de ce' tuyau 58 est re- liée à la chambre 3 en 59 comme le montre la figure 2 tandis que son autre extrémité est dirigée vers le centre de la cornue 50, où elle est bifurquée de façon à fournir deux branchements 60 et 61. Le branchement 60 qui est constitué sous la forme d'un ajutage de brûleur d'un type usuel est dirigé vers l'organe 46 ou dans celui-ci, et sert à amener dans cet organe le gaz qui doit y brûlera Le branchement 61 se rend à un gazomètre ou à un réservoir d' emmagasinement d'ou le surplus de gaz peut être extrait pour un usage quel-, conque.
La grande extrémité de la cornue 50, c' est dire l'extrémité éloignée de la chaudière, est munie d'une en- veloppe 62 enfermant le tuyau 58, le brûleur 60 et une par- tie du,branchement 61 qui passe travers son extrémité fer- mée 63. Cette extrémité 63 est construite à la manière d'un dispositif de persienne, 64 pour l'arrivée réglable de l'air à l'intérieur de l'organe 46.
Si. donc la cornue 50 devient trop chaude, on peut réduire l'arrivée d'air ce qui fait baisser la flamme à l'intérieur de l'organe 46 sans troubler l'action de la chambre 3 ni par conséquent la production de gaz$'
La cornue 50 peut être fixée à la chaudière de n'importe quelle manière appropriée, mais celle donnée titre d'exemple, aux figures 1 et 2 est particulièrement sim- ple et efficace.;
Comme le montrent ces figures, l'extrémité du foyer 52 est pourvue d'une plaque annulaire 65 fixée de façon amovible à la chaudière par des lames de fixation 66,66 la cornue 50 est placée dans une enveloppe conique 67 qui est située autour de l'ouverture 68 de la plaque 65, en fai- sant saillie sur celle-ci comme le montre la figure 2 et est plus .grande que l'ensemble 50 de façon qu'il,se forme
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un espace annulaire 69, La petite extrémité de l'enveloppe 87 entoure l'ouverture 68 et est fixée par un anneau 70 à la plaque
65.
La cornue 50 est montée a poste fixe dans l'enveloppe 67 au moyen d'un support 71 et d'un anneau 72 qui ferme l'extrémité de l'enveloppe 67. L'enveloppe 67, la cornue 50 et la plaque 65 constituent donc un accessoire fait d'une pièce mais amovible pour la chaudière; si on le désire toutefois, l'enveloppe 67 peut tire fixée par charnière d'un côté à la plaque 65 de façon qu'avec la cornue 50, on puisse la faire basculer tout d'une pièce pour prendre la position inactive ou la position de fonctionnement par rapport à l'ouverture 68, en vue de procurer la facilité d'inspection, etc...
L'anneau 72 est muni d'une série de trous 73 qui est combinée à un dispositif de persienne 74. De cette façon de l'air peut il écouler, sous le réglage du dispositif de persien- ne 74, dans l'espace 69, et ensuite dans le foyer de chaudière 52 pour y entretenir la combustion, l'air étant réchauffé par rayonnement au moyen de la cornue 50, avec les avantages qui en résultent en pratiquer
On décrira maintenant la figure 6 qui montre une forme d'appareil formant une installation indépendante complète pour la production de gaz destiné à être emmagasinée
Les constituants essentiels de 1' appareil sont cons- fruits effectivement ou sensiblement de la manière déjà expli- quée,
ainsi que cela résulte de l'inspection des chiffres de référence qui désignent les mêmes pièces que celles représen- té es aux figures 1,2,3,4 et 5 parmi lesquelles 2 est la bhambre de mélange, 50 la cornue comprenant les pièces tubulaires coni- ques 46 et 47 qui constituent la chambre de gazéification 3 . et la chambre de détente 57, la pièce 46 étant munie des ner- vures 53, 53 et du joint à dilatation 51 tandis que 58 est le tuyau d'amenée du gaz venant de la chambre 3.
placée Comme on le voit, la cornue 50 est, dans cet exemple placée verticalement et dans une position centrale à l'intérieur
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de l'extrémité inférieur d'une enveloppe cylindrique 73 dont l'extrémité supérieure forme une chaudière à vapeur 76 du type à tubes de fumée verticaux.' La chaudière 76 comprend donc un espace 77 d' eau et de vapeur, un certain nombre de tubes de fumée 78,78 assemblés dans l'alignement de la petite extrémité ou extrémité supérieure de la cornue 50, et une cheminée 79.
Un foyer ou un poêle 80 est placé à l'intérieur de l'envelop- pe 75, au-:dessous de la cornue mais dans l'.axe de celle-ci et en communication avec cette cornue 50, de sorte que celle- ci est chauffée et que de la vapour est développée dans la chaudière 76.
La disposition peut être telle que la vapeur est utilisée complètement à l'opération de production de gaz, cette vapeur étant envoyée de l' espace d' eau et de vapeur 77 aux tubulures 15,15 et 16 le la chambre de mélange 3 paruun tuyau 8 muni, comme précédemment, d'une vanne de réglage 11, d'une soupape réductrice 12 et d'un manomètre 13, ainsi que par un tuyau 25 et la vanne de réglage conjuguée 26, la partie intermédiaire ou de jonction des tuyaux 8 et 25 étant disposée en serpentin comme on le voit en 81 pour constituer un surchauffeur placé a la jonction entre la cornue 50 et les tubes de fumée 78,78. L'huile est envoyée dans la cham- bre de mélange 2 par le tuyau 7 la vanne 24 et le tuyau 23 comme précédemment.
On passera maintenant .à la description de la fi- gure 7 qui représente une variante de l'installation décrite à propos de la figure 6. La cornue 50 est ici entièrement enfermée dans une enveloppe calorifuge 82 et la cornue est chauffée par un appareil de chauffage électrique 83 monté dans un circuit approprié comme le montre la figure en 84 La chambre de mélange 3 est alimentée en huile et en vapeur venant de sources appropriées par les tuyaux respectifs 7 et 8, et le gaz est évacué vers le lieu d'emmagasinement par le tuyau 58.
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Le reste de l'appareil est construit, disposé et destiné à fonctionner de la manière déjà expliquée, comme le montre l'examen des chiffres de référence qui désignent les marnes pièces que, celles représentées aux figures 1,2,3 4,5 et à la figure 6
On a trouvé par des expérience qu'en faisant passer l'huile et la vapeur de la manière décrite ci-dessus sur les surfaces cat alytiques et avec les variations décrites de la température et de la pression, il ne se produit aucune dissociation moléculaire du combustible;
au contraire les hydrocarbures élevés se trouvant en grandenombre dans le combustible se transforment en gas fixes permanents, prin- cipalement du méthane, de l'acétylène et de l'éthylène, au lieu d'être transformé en hydrogène et en oxyde de carbone, dont on ne trouve que de petites quantités dans les gaz ré- sultants. Les hydrocarbures lourds sont directement combinés par catalyse à l'hydrogène de la vapeur pour produire du méthane, fixe, ainsi qu'une petite quantité d'oxyde de carbones
On a trouvé également que des mélanges différents de gaz sont obtenus lorsque la pression varie et par une combustion lente on peut tirer des soue-produits différents de différents points de la cornue50.
On voit donc que l'on peut employer de nombreux mélanges différents d'huile et de vapeur et que de chacun d'eux on peut, à volonté, dériver des gaz dont les constituants ont des structures moléculai- res variées. On a trouvé également qu'en employant de l'air et une huile humide peu coûteuse, on obtient les mêmes résultats sauf que le gaz résultant est dilué par l'azote Su au contraire on emploie uno bonne huile oombuatible exemp- te d'eau il y a une tendance à la dissociation moléculaire et les gaz sont de qualité inférieure pour le chauffages