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Perfectionnements aux procédés (le production de gaz d'huile lourde,,
La présente demande de brevet a pour objet des per- fectionnements au prooéd de production de gaz d'huile lourde qui consiste essentiellement à effectuer la combustion par- tielle de l'huile avec un mélange surchauffe d'air et de va-
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@ peur d'eau.
Le procédé, tel qu'il a été antérieurement dé- crit par le Demandeur, consiste à pulvériser l'huile, au moyen de l'air surchauffe mélangé de vapeur d'eau, dans une chambre isolée thermiquement et dans laquelle a lieu la combustion partielle , les produits de cette combustion pouvant ensuite circuler sur un catalyseur qui rend plus complète la gazéification de l'huile.
Selon la présente demande,. on/amélicrs no- tablement le fonctionnement du. procédé en plaçant un creuset à l'intérieur de la chambre de combustion, en face du pul- vérisateur d'huile à une distance appropriée de celui-roi.
Le jet d'huile pulvérisée, d'air surchauffe et de vapeur d'eau, est alors projeté à l'intérieur du creuset maintenu incandescent par la combustion. La combustion partielle de l'huile a lieu plus ou moins complètement à l'intérieur du creuset et les produits remontent en tourbillonnant le long des parois intérieures de celui-ci,puis lâchent ensuite les parois extérieures le long desquelles ils sont ramenés par les parois de la chambre de combustion.
D'une manière plus générale. ,la présente demande a pour objet '.un perfectionnement qui consiste à projeter un mélange intime d'huile généralement pulvérisée, d'air sur- chauffé et de vapeur d'eau à l'intérieur d'un corps creux muni d'un orifice de sortie , les flambes tourbillonnantes @ de la combustion partielle qui sortent du corps creux léchant ensuite les parois extérieure)) de celui-ci le long desquelles elles sont ramenées par les parois d'un four qui entoure com- plètement ledit corps creux.
Il est souhaitable que la combustion partielle soit complètement terminée avant que lesproduits ne sortent du
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four, ou même,, avant qu'ils ne circulent sur le catalyseur lorsque l'on en utilise un. A cet effet, on ménagera une chambre où. les gaz se répandent en tourbillonnant et où leur combustion s'achève avant qu'ils n'aient atteint le catalyseur ou la sortie de l'appareil.
De préférence cette chambre sera située immé- diatement à la sortie du creuset, de manière que les gaz soient ramenés le long des parois extérieures du creuset lorsque la combustion partielle vient de s'achever c'est à dire lorsque leur température est la plus élevée.
Lorsque le gaz d'huile produit alimente un mo- teur à explosion, ce qui est son application principale,le procédé,objet de l'invention, augmente très notablement la souplesse du moteur, c'est à dire permet de marcher à des régimes moteurs plus bas.En outre, le générateur de gaz fontionne sans s'encrasser et la combustion partielle est stable lorsque l'on réchauffe l'air et la vapeur d'eau né- cessaire au procédé, aux environs de 400 à 500 , en utili- sant uniquement à cet effet les gaz d'échappement du moteur, sans faire subir à cet air une surchauffe supplémentaire par les gaz combustibles chauds sortant du générateur, comme ce- la était généralement nécessaire dans le procédé ordinaire.
Mais il est entendu que tous les avantages qui résultent d'une surchauffe de l'air au-dessus de 500 et notamment entre 700 et 900 subsistent, lorsque l'on applique cette surchauffe au procédé, objet de l'invention.
Le procédé, objet de l'invention,permet de béné- ficier des avantages procurés par une pulvérisation très fine de l'huile-On a constaté que dans les mêmes conditons ,
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une plus fine pulvérisation de l'huile diminuait les en- crassements dans le générateur. Mais les jets plus finement, pulvériséssont toujours plus raides,et la flamme de com- bustion partielle est alors plus longue; elle s'éloigne du pulvérisateur, et il est difficile de la maintenir dans la chambre de combustion dans les procédés ordinaires. En outre, la température de combustion est plus basse et la combustion moins stable.
Le creuset placé dans la chambre de combustion brise le jet, et le freine grâce aux tourbil- lons et contribue par sa surface incandescente à concentrer la flamme près du pulvérisateur.
La présente demande comprend un procédé de pul- vérisation fine de l'huile que l'on combinera avec la pré- sence d'un creuset dans la chambre de combustion. Ce procé- dé consiste à diviser en deux parties la totalité de l'air et de la vapeur nécessaires au procédé} la première partie, formée par une faible quantité de l'un ou de l'autre de ces fluides ou de leur mélange, est fortement comprimée et ef- fectue la pulvérisation de l'huile;
la deuxième partie qui constitue la quantité la plus importante est surchauffée, sous pression plus basse, puis incorporée intimement au jet d'huile pulvérisé,par l'action mécanique de sa détente.Le jet de fluide sous basse pression est organisé de telle sor- te qu'il vienne frapper le jet d'huile pulvérisée et se mê- ler à l'origine du jet ou suffisamment près de son origine, la double détente du fluide sous haute pression d'une part, du fluide sous pression plus basse,d'autre part, créant fi- nalement un jet turbulent formé de fines gouttelettes d'hui- le, de vapeur d'eau surchauffée, et d'air surchauffé:,.
A titre d'exemple, la faible quantité de fluide qui effectue la pulvérisation de l'huile, subira une détente de l'ordre de 1 à 2 kilos par om et la quantité la plus im-
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portante du mélange d'air et de vapeur, une détente de l'or- dre de quelques oentaines de grammes
Mais le procédé de pulvérisation ci-dessus dé- crit ne peut donner de résultats favorables que s'il est com- biné à une forte surchauffe de l'air, et de la vapeur d'eau.
Le fluide sous basse pression qui constitue la majeure partie du mélange d'air et de vapeur d'eau sera toujours surchauffé au-dessus de 300 Le fluide sous haute pression sera, lui aussi. en général surchauffé, bien qu'il puisse, dans cer- tains cas, être constitué par une faible quantité d'air froid.
Pratiquement, on comprimera de préférence la totalité de l'air sans vapeur d'eau à la pression la plus basse, une faible partie de cet air comprimé alimentant le compresseur qui fournira, le fluide pulvérisateur sous haute pression,la vapeur d'eau fournie directement sous pression par une chau- dière étant ajoutée indifféremment en totalité ou en partie à l'un ou l'autre des circuits d'air après le passage de l'air à travers les compresseurs.
Cependant, on prévoit également de constituer le fluide sous pression élevée par la vapeur d'eau seule fournie par une chaudière appropriée sous une pression suffisamment élevée, par exemple de quelques kilos par m2.Ce procédé ne nécessite qu'un, compresseur au lieu de deuxo
De plus, au cours de ses travaux, le Demandeur trouvé que, grâce à la présence de ce creuset, l'utilisation de vapeur d'eau n'était pas absolument nécessaire à la bonne marche des appareils, et, qu'on particulier, on pouvait,sans obtenir aucun dépôt de carbone dans le générateur de gaz,uti-
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liser l'eau sous quelque état que ce soit, en quantité même très faible par rapport à la quantité généralement admise ,
ou même encore s'en dispenser entièrement .Il y a là un fait inattendu qui semble infirmer, au moins en partie, l'in- prétation courante de l'action uniquement chimique de la vapeur d'eau dans l'élimination des encrassements, à savoir: sa combinaison au carbone libéré par le oracking de l'huile.
La présente invention comprend donc également un mode d'exécution du procédé exposé ci-dessus, et dont la particularité consiste en ce que l'eau est introduite dans le générateur de gaz à l'état liquide en quantité déterminée, pouvant être très faible, et projetée avec le mélange d'huile et d'air dans le creuset ou même qu'on se dispense entière-, ment de cette addition d'eau. Dans ce dernier cas, le Deman- deur a trouvé qu'il convenait de n'opérer qu'à des tempéra- tures pas trop élevées.
La description qui va suivre en regard, du des- sin annexé, donné à titre d'exemple fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La figure 1 représente en coupe longitudinale un générateur réalisant l'invention.
La figure la est une variante de la figure 1 dans laquelle le creuset et les parois de la chambre de com- bustion sont métalliques.
Les figures lb et 1c représentent des variantes de la figure 1 dans lesquelles on a ménagé une chambre pour l'achèvement de la combustion partielle.
La figure 2 représente une variante de la fi- gure 1 dans laquelle le pulvérisateur est excentré par rap- port au creuset.
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La figure 3 représente en coupe longitudinale une autre variante dans laquelle le creuset de la figure 1 est remplacé par un four à flamme tournante.
La figure 4 représente une coupe suivant 4-4 de l'appareil de la figure 3.
La figure 5 représente en coupe longitudinale un pulvérisateur d'huile.
La figure 6 représente une variante de la fi- gure 5.
La figure 7 représente une variante du pulvé- risateur représenté aux figures précédentes et oui montre de quelle manière l'invention peut être réalisée dans le cas où l'on utilise de l'eau à l'état liquide.
Dans l'appareil de la figure 1, le jet pulvé- risé d'huile , d'air surchauffé et de vapeur d'eau sortant du pulvérisateur 10 rencontre le creuset incandescent 19 .
La combustion s'amorce et les flammes remontent le long des parois du creuset. On projettera de préférence, la buée d'huile pulvérisée avec force contre les parois du creuset et on placera celui-ci à une distance appropriée du pulvé- risateur pour produire des tourbillons et des remous qui brassent les flammes,remontent le long des parois et les mélangent partiellement avec le jet qui sort du pulvérisa- teur,provoquant ainsi l'allumage du jet très près de la sortie du pulvérisateur. Ces dispositions sont très favo- rables à un allumage rapide, lors de la mise en marche de l'appareil.
Les flammes circulent ensuite le long des pa- rois extérieures du creuset et les produits de la combustion partielle peuvent ensuite circuler sur un catalyseur in- candescent 12 avant d'être évacuée par la conduite 16 quoi- que dans certains cas, la surface incandescente du creuset lui-même puisse jouer le rôle de catalyseur.
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Le creuset est généralement en une matière con- ductrice graphite, carborundum ou de préférence métal inoxy- dable, il est supporté par des cales 11.
Suivant la figure,la, on prévoit pour abréger le temps de chauffage du four, d'utiliser un creuset métal- lique en acier inoxydable de faible épaisseur, et remplacer la totalité ou une partie de revêtement intérieur réfrac- taire du four par une enveloppe creuse 25 en tôle d'acier inoxydable remplie à l'aide d'un isolant très léger (par exemple, des fragments de briques poreuses ou une poudre telle que du Kieselguhr) qui n'a à subir aucun effort méca- ni que.
Le creuset 19 permet de réaliser très commodé- ment l'allumage et le réchauffage initial du générateur re- présenté figure 1. Un orifice 13 pratiqué dans la paroi su- périeure du générateur et normalement fermé par un bouchon 14 permet d'introduire dans le creuset 19, au moment de l'al- lumage , un combustible solide, par exemple des boulets ou du charbon de bois. On allume ce combustible en projetant dans le creuset, par l'orifice 13, un corps enflammé appro- prié. On ferme alors le couvercle 14 et on insuffle de'l'air par le pulvérisateur 10.
Les flammes produites par le com- bustible contenu dans le creuset portent rapidement le creu- set lui-même et l'ensemble du générateur à la température appropriée, à laquelle on peut envoyer l'huile dans le pul- vérisateur 10 pour la mise en oeuvre du procédé. très
On améliore très notablement les avantages de l'in- vention et particulièrement l'allumage, en plaçant dans le creuset et notamment au fond de celui-ci une brique poreuse légère 22 qui facilite, et stabilise la combustion.La brique
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pourra également constituer le fond lui-même du creuset. On augmentera généralement la surface de cette brique par des stries à sa partie supérieure.
La figure lb représente une variante de la fi- gure 1 dans laquelle on a ménagé une chambre 23 où la com- bustion partielle s'achève avant que les produits aient at- teint le catalyseur.
Sur la figure 1c cette chambre est reportée à la partie supérieure, de manière que la combustion s'achève avant que les produits aient circulé le long des parois ex- térieures du creuset. Les flammes sortent du creuset par la fente étroite 24 qui crée des tourbillons très favorables à l'achèvement de cette combustion. Le pulvérisateur est con- venablement isolé. L'allumage se fait par un tube 25 qui ré- unit le creuset à l'extérieure
La figure 2 représente une variante de l'appa- reil de la figure 1 dans laquelle le pulvérisateur 10 est excentré par rapport au creuset 19 .L'expérience a montré que cette disposition augmentait notablement les avantages que l'on retire du procédé objet de l'invention, peut être parce qu'elle favorise la iormation de tourbillons à l'inté- rieur du creuset 19.
En outre, comme le montrent les flèches de la figure 2, le jet d'huile pulvérisée attaque oblique- ment la paroi du creuset et la suit en la léchant sur une grande partie de son étendue.Ce parcours du jet d'huile pul- vérisée au contact de la paroi favorise l'échange thermique entre le creuset et les produits intérieurs relativement froids qui n'ont pas encore participé à la combustion.
On améliore encore les résultats obtenus en uti- lisant l'appareil des figures 3 et 4. Dans cet appareil, le
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creuset 19 est remplacé par une chambre circulaire 15 dont le couvercle est muni d'un orifice central de sortie 17.Le pulvérisateur 10 envoie le jet d'huile pulvérisée tangentiel- lement à la paroi latérale de la chambre circulaire par l'orifice 20 pratiqué dans cette paroi. On provoque ainsi dans la chambre 15 une flamme tournante très favorable à l'allumage du jet et aux échanges thermiques du creuset avec les produits intérieurs.
La figure 5 constitue un exemple de réalisation de la pulvérisation d'huile par double détente d'un fluide basse pression et d'un fluide haute pression.L'huile est amené! par un ajutage axial 1 alimenté par la conduite 2. Une par- tie de l'air éventuellement surchauffé et additionné de va- peur d'eau sous une pression de 1 à 2 kilos par cm2 arrive par la conduite 3 dans la chambre annulaire 4 et se détend à travers l'orifice annulaire 5, en donnant naissance à un jet conique 6 formé d'un mélange intime d'air et d'huile pul- vérisé et éventuellement de vapeur.
Le reste du mélange d'air et de vapeur d'eau, qui constitue la majeure partie de ce mé- lange, est surchauffé sous une pression de quelques centaines de grammes par cm2,puis introduit par la conduite 7 dans la chambre 8 et il se détend à travers l'ajutage annulaire con- vergent 18 concentrique aux ajutages 1 et 5. L'air s'échappe ainsi suivant une nappe conique 9, et la force vive, due à la détente, le fait pénétrer dans le cône de pulvérisation 6 en le mêlant intimement au jet d'huile pulvérisé, et en créant un brassage extrêmement intime qui produit des tourbillons très favorables à la réaction du mélange.
Les fluides qui sortent des orifices 5 et 18 se détendent à partir de pressions très inégales et prennent des
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vitesses initiales assez différentes, il peut en résulter un défaut d'homogénéité dans le mélange pulvérisé. On évite cet inconvénient, comme le montre la figure 6, en ne pla- çant pas l'orifice 18 dans le même plan que l'orifice 5.
Le pulvérisateur haute pression est placé à une hauteur appro- priée et réglable au-dessus de l'orifice 18.Celui-ci a un diamètre notable et attaque le cône de fluide pulvérisé 6 dans une région voisine de son origine où il a déjà un dia- mètre appréciable; le grand diamètre de la fente 18, a pour effet de diminuer la vitesse axiale du jet pulvérisée
On a pratiqué dans la paroi 26 des petits ori- fices 27 par lesquels s'échappe une faible quantité de flui- de pulvérisateur, ce qui a pour effet d'éviter la formation d'encrassements dans la cavité 28.
Lorsqu'on utilise un four à creuset du type re- présenté figure 1, il est bon, en effet, que l'huile soit projetée avec une certaine force à l'intérieur du creuset 19, mais il faut cependant éviter une projection trop violente de l'huile qui séparerait trop cette huile de l'air, lors- qu'elle frappe le creuset et détruirait ainsi l'homogénéité du mélange qui subit la combustion partielle.
L'agencement de la fente 18 permet d'obtenir une bonne pulvérisation de l'huile , même si cette huile n'a pas été préalablement pulvérisée par un fluide sous pression élevée sortant de la fente 5. On pourra alimenter les fen- tes 5 et 18 par des fluides sous la même pression ou même supprimer complètement l'envoi du fluide par la fente 5.Cette fente peut alors être supprimée, et l'huile sortant du con- duit central 1 est simplement pulvérisée par la détente de la totalité du mélange d'air et de vapeur à travers la fente 18.
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On supposera, dans l'exposé qui va suivre, en re- gard de la figure 7 , que l'huile est amenée au pulvérisa- , teur,mélangée à de l'air par passage dans un appareil spécial tel que celui qui a été décrit.dans la demande de brevet français du 31 Juillet 1929,pour: "Procédé d'alimentation des générateurs de gas d'huile lourde Ilau nom du Demandeur
A l'intérieur du tube 31 par lequel a lieu l'ar- rivée du mélange d'air et d'huile sortant du carburateur est disposé un tube 30 par lequel est introduite de l'eau à l'état liquide et éventuellement une faible quantité 4!.air; le tube 31 est placé à l'intérieur d'un manchon fileté 32 vissé dans un raccord 33 qui est lui-même fixé à la paroi 34 du générateur de gaz.
Entre le raccord 33, le manchon 32 et la tête 35 qu'il comporte, est ménagé un espace 36, dans lequel l'air de pulvérisation est introduit par la tubulure 37, comme in- diqué en regard des figures précédentes, cet air sous pres- sion se détendant par l'orifice annulaire 38,en donnant lieu une nappe conique qui réalise la pulvérisation du mélange sortant de l'ensemble des tubes 30-31 . En 39 comme indiqué déjà pour la figure 6, sont prévus des orifices de balayage.
Il va sans dire que l'on pourrait, sans sortir du cadre de la présente invention,faire usage de tout autre appareil de pulvérisation,