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Perfectionnements aux gazogènes à chargement et malaxage automatiques.
On connait depuis longtemps des appareils générateurs de gaz pauvre ou de gaz à l'eau dans lesquels l'alimentation en combustible solide a lieu automatiquement d'une façon con- tinue ou semi-continue; les appareils sont, en générale munis d'une grille ou sole tournante mue mécaniquement en vue de produire une évacuation automatise des centres et mâchefers résultant de la gazéification du combustible; il existe, en outre, des appareils destinés à brasser la -nasse des combus- tibles en ignition en vue de détruire les passades de gaz dits "cheminées" et de briser avant l'agglomération complète les amas de mâchefers ou de coke en formation.
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Les perfectionnements constituant l'invention objet du présent brevet se rapportent aux gazogènes ainsi définis.
Plus spécialement, les dits perfectionnements se rapportent aux gazogènes alimentes en combustibles solides naturels ou artificiels présentant des difficultés dans leur emploie par exemple les houilles collantes, les combustibles pulvérulents ou poussiéreux, les mélanges de combustibles non homogènes quant à la nature, la composition ou l' tat physique des cons- tituants, les combustibles décrépitant sous Inaction de la chaleur etc.. en un mot, tous les combustibles dans la masse desquels la combustion se propage habituellement d'une manière irrégulière.
La propagation irrégulière de la combustion peut avoir pour cause, outre la nature proprement dite du combus- tible et son état physique, soitdes chargements trop abon- dants et trop peu fréquents, surtout dans le cas des houilles cokéfiantes, soit un chargement irrégulier et une mauvaise répartition du combustible, soit enfin un défaut de brassage de la masse en igni tion.
Les dispositifs en usage permettent, par des moyens divers et avec une efficacité plus ou moins complète: a) de réaliser un chargement continu ou semi-continu; b) de répa,r- tir le combustible; c) de provoquer un brassage plus ou moins profond de la masse pour détruire les "voûtes" et les "chemi- nées" conséquences d'une distillation et d'une combustion irrégulières.
La présente invention se rapporte à:
A) un dispositif de brassage de la. masse plus par- ticulièrement caractérisé par la forme de l'organe mécanique effectuant ce travail.
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B) la combinaison d'un appareil de répartition du combustible de forme particulière avec l'organe de brassage.
C) une série de dispositifs et de combinaisons ayant pour but de réaliser :
1 ) l'automaticité du réglage du niveau du combus- tible;
2 ) les asservissements des différents organes entre eux ;
3 ) la mise en oeuvre d'appareils d'aLarme destines à prévenir le personnel charge de la surveillance des gazo- gènes lorsque le fonctionnement cesse d'être normal.
Les organes et dispositifs décrits ci-après peuvent être employés isolément ou en combinaison et peuvent être associés à tous autres organes ou combinaisons déjà usités.
Les caractères particuliers de l'invention résultent d'ailleurs de la description ci-après donnés à titre d'exemple.
Les diverses figures représentent respectivement:
La figure 1, l'ensemble de l'appareil.
La figure 2, une vue schématique perspective sui- vant une variante.
La figure 3, un embrayage magnétique.
La figure 4, un schéma des connexions électriques et un schéma des relais d'asservissement et appareils d'alarme.
La figure 5, un schéma de commande mécanique.
En AA (figure 1) est représentée la cuve circulaire d'un gazogène à grille mécanique B. - Au-dessus du gazogène se trouve, fixée au bâtiment ou à des supports immobiles quelcon- ques, une trémie-magasin C contenant une provision de combus- tible suffisante pour une certaine durée de marche (24 heures par exemple). La figure 1 ne représente que la partie infé- rieure de ladite trémie.
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De la trémie C le combustible s'écoule par un talus d'éboulement naturel 1 dans une sorte d'entonnoir conique ou pyramidal 2; à la base de cet entonnoir se trouve un distri- buteur 3 quelconque; on a représenté sur la figure 1 un dis- tributeur tournant;, à palettes, à axe horizontal, mais il est bien évident que tout appareil connu remplissant le même offi- ce peut être employée il peut être fait usage par exemple d'un distributeur à axe vertical, d'une vis d'Archimède, d'une table à secousses..etc..
Le distributeur 3 est mis en mouvement par un moteur électrique 4 au moyen d'une transmission 5 consistant en prin- cipe en un réducteur de vitesse.
L'ensemble de l'entonnoir, du distributeur, du mo- teur et de la transmission et des organes accessoires formant bâti-support, est fixé sur un plateau horizontal 6 mobile autour de l'axe vertical de l'appareil X, X.
Le plateau 6 porte une ouverture 7 permettant au combustible d'entrer dans la cuve du gazogène.
Le plateau 6 a la forme générale d'une poulie à gorge (à voile plein sauf l'ouverture 7); l'un des côtés de la gorge 8 est muni d'une rainure (sur sa face inférieure) pour lui permettre de reposer sur un rang de billes ou boulets 9 reposant lui-même sur un chemin de roulement 10 lié au pla- teau fixe 11; afin d'éviter que, sous l'effet d'une force perpendiculaire à l'axe XX, le plateau 6 vienne à se soulever, le même côté de la gorge supporte un rang de billes ou boulets lié maintenu par un chemin de roulement 15 solidaire lui-même du plateau fixe général 11.
Des dispositions qui viennent d'être décrites, il résulte que le plateau 6 est libre de tourner autour de l'axe XX sans pouvoir se déplacer latéralement, ni se soulever ou
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s'abaisser; il est évident que tout dispositif équivalent peut être utilisé; en particulier les boulets peuvent être remplacés par des rouleaux, ces rouleaux peuvent être montés sur des axes solidaires du plateau 6 en sorte qu'un seul rang de rouleaux sera suffisant...etc.
Le côté supérieur de la gorge du plateau 6 est taillé à sa périphérie d'une denture qui lui permet d'être entrainé dans un mouvement de rotation autour de l'axe vertical XX par une transmission appropriée: vis tangente (comme représenté sur la figure 1) ou bien pignon denté ou mouvement de cliquet, ou encore tout autre dispositif équivalent.
Le plateau fixe 11 qui sert de support à tout le mécanisme décrit est lié à l'armature métallicue 15, 15 du gazogène et surmonte la voûte 16 (éventuellement la chaudière remplaçant la voûte). Le plateau 11 porte, outre les organes habituels tels que trous de regard et de piquage à la main, une gorgel7 formant joint hydrualique; pour constituer le joint, le plateau 6 est muni à sa partie inférieure d'un man- chon circulaire 18 plongeant dans la gorge 17.
Le plateau 6 porte concentriquement et fixé solide- ment à son moyeu l'organe combiné de répalage et de brassage dont la disposition caractéristique est la suivante:
L'organe combiné de répalage et de brassage est constitué essentiellement par un arbre vertical 19 muni de deux bras 20 et 21, situés à des niveaux différents et pré- sentant chacun une forme appropriée à leur usage; l'arbre et les deux bras sont creux et munis de cloisons ou de tuyaute- ries intérieures assurant une circulation méthodique d'eau ou de tout autre fluide de propre à les refroidir.
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Le mode de refroidissement peut, en principe, être quelconque; néanmoins, il peut y avoir des avantages pratiques à utiliser celui représente figure 1, les flèches marquant le sens de circulation du fluide refroidissant; on remarquera que, dans chaque élément, le fluide (eau) arrive à la partie infé- rieure pour repartir à la partie supérieure; cette disposi- tion caractéristique a pour but d'éviter la formation de po- ches d'air ou de vapeur qui nuiraient au refroidissement de l'appareil.
En ce qui concerne le mode d'action de cet appareil, il y a lieu de remarquer que le bras supérieur 20 a pour but de "répaler" le combustible, c'est à aire d'en uniformiser la couche supérieure suivant une surface géométrique de révolu- tion d'axe XX ayant pour génératrice la courbe 22 par exemple.
Dans la plupart des gazogènes, on cherche à réaliser une épaisseur de combustible plus forte à la périphérie qu'au centre, le bord inférieur du bras supérieur sera donc profi- lé, en principe, comme représenté figure 1, mais il est bien entendu que ce profil, donné comme exemple parce qu'il cor- respond à un cas générale peut être susceptible de modifica- tions.
Le fait de profiler le bord inférieur du bras supé- rieur suivant les nécessités, constitue l'une des caractéris- tiques de cet organe; une autre caractéristique essentielle consiste dans la forme de la section transversale de ce bras; la figure 1 donne en annexe en 23 la coupe suivant un plan a b perpendiculaire au plan du tableau ; lasection a b présente une face inclinée en avant dans le sens du mouvement (sens de la flèche) qui peut être courbe ou plane et dont l'effet est d le talus de combustible 24 placé en avant pour l'é-
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tendre suivant une surface lisse ainsi qu'il a été dit ci-dessus.
Ce dispositif a été adopta en vue de combler tou- tes les irrégularités de surface qui peuvent provoquer l'amor- ce d'irrégularités dans la masse en ignition, enfin l'action du bras supérieur est également de produire un tassement de la masse qui a pour but de faciliter la descente, de détruire les voûtes et de régulariser l'agglomération des combustibles cokéfiants.
Le bras supérieur 20 a donc pour effet de préparer des couches successives de combustible de densité aussi uni- forme que possible qui se présentent successivement dans la zône de ga-zéification et dans la zône de combustion; mais, pour que la combustion soit effectivement régulière, il fau- drait encore que la composition du combustible et sa perméa- bilité aux gaz fussent elles-mêmes rigoureusement uniformes; or ces conditions n'étant pratiquement jamais réalisées, il en résulte que, principalement pour les allures de gazéifica- tion un peu poussées ou au contraire très faibles, la ten- dance à la formation de cheminées subsiste toujours plus ou moins.
Cette considération explique l'insuccès dans la plu- part des applications, des appareils produisant uniouement un brassage de surface.
Pour résoudre cette difficulté, on a trouvé qu'il était nécessaire de combiner deux actions distinctes: d'une part, l'action déjà décrite.du bras supérieur 20 et d'autre part celle du bras inférieur 21.
La section transversale de ce bras 21 est, telle que figuré en 25, de forme générale allongée pour réduire au minimum l'effort à fournir pour obtenir le mouvement de rota-
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tion; la position du bras 21 est déterminée d'une part par rapport à la surface supérieure du combustible et d'autre part par rapport à la grille du gazogène de façon à agir dans une zône convenable; cette zône d'action sera choisie en principe dans la région où, la cokéfaction étant terminée, la transformation du carbone en oxyde de carbone est la plus active;
en effet dans la zône de formation de CO2 (zône la plus basse), il importe relativement peu d'avoir une homogé- néité de combustion rigoureuse et, d'autre part, le malaxage dans les régions supérieures voisines de la surface, (zône de séchage et de distillation) peut laisser subsister des cheminées dans la zône de réduction et, le mauvais gaz ainsi produit ne trouvant plus de carbone incandescent, ne peut plus être réduit à l'état de CO.
Comme effet accessoire, il y a lieu de remarquer que les deux bras étant diamétralement opposés, il résulte de cette disposition un équilibrage satisfaisant de l'appareil.
A titre de variante, il est possible de réaliser des appareils de répalage et de malaxage combinés, conformes à l'invention, en multipliant le nombre des bras: en principe, il n'y aura pas intérêt à disposer de plus de deux bras de répalage situés à la même hauteur et de formes sinon identi- ques du moins semblables, mais il pourra y avoir avantage à utiliser un assez grand nombre de bras de malaxage. Ces bras pourront être de formes diverses et placés à différentes hau- teurs sur l'arbre de façon à agir non plus seulement sur une surface, mais dans un volume déterminé.
Accessoirement l'arbre vertical 19 porte dans sa partie supérieure un organe 26 dont la forme générale peut être celle d'un plan incliné, d'une portion de cône ou tout autre et dont l'effet est de projeter le combustible vers la périphérie de la cuve.
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L'eau (ou le fluide) de refroidissement provient d'une tuyauterie 27 liée à l'appareil distributeur, munie d'un joint à rotule 28 situé sur l'axe XX et reliée par ce joint à une tuyauterie fixe 29.
L'eau, ayant circulé dans l'arbre verticale et les deux bras, s'écoule dans la gorge 17 où elle assure l'étan- chéité du joint ; est ensuite évacuée par un trop plein.
Le courant alimentant le moteur au distributeur est capté par des frotteurs 30, 30 montés sur un bras rigide 31 assemblé à l'appareil distributeur; ce courant provient d'une source extérieure et est conduit aux frotteurs au moyen de deux bagues conductrices circulaires 32 montées par l'inter- médiaire d'un isolant sur la trémie fixe.
A titre de variante (figure 2) le moteur d'entraî- nement du distributeur peut être supprimé, le mouvement est alors transmis par un arbre 33 portant à sa partie supérieure un pignon 34 commandé par une couronne dentée fixe solidaire de la trémie fixe; dans son mouvement d'ensemble autour de l'axe XX, l'appareil impose au pignon 34 un mouvement plané- taire; l'arbre 33 porte à l'extrémité inférieure un pignon ou une vis tangente 36 qui attaque le mouvement du distri- buteur. Dans le cas de cette variante, l'arbre 33 est inter- rompu vers son milieu par un embrayage magnétique 37 prenant le courant qui l'actionne au moyen de deux frotteurs 30, sur des bagues conductrices circulaires 32 comme il a été décrit dans le cas de la commande par moteur.
Dans l'une ou l'autre des dispositions, c'est-à- dire lorsque le distributeur est commandé par moteur ou, au contraire, lorsqu'il est actionné par arbre et pignon satel- lite, le mouvement de distribution n'a lieu que si le courant électrique passe dans les bagues circulaires 32.
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A titre d'indication, la figure 5donne le schéma d'un embrayage magnétique pouvant être utilise; les deux parties en présence de l'arbre 33 présentent des renflements ou têtes cylindriques 38, munis de dents 39; ces dents peu- vent être recouvertes d'une substance non magnétique pour éviter l'effet du magnétisme rémanent; un ressort à boudin 40 tend à écarter les deux parties de l'arbre 33 en sorte que, quand aucun courant ne passe dans la bobine magnétisan- te 41, 41, les deux parties de l'arbre sont folles l'une par rapport à l'autre, seule la contretige 42 les maintient dans une position coaxiale.
La bobine magnétisante est entièrement librepar rapport à l'arbre 33 et aux deux têtes 38; cette disposition permet en particulier de la fixer à l'appareil distributeur sans gêner le mouvement de rotation de l'arbre 33; une car- casse en métal magnétique 45 entoure la bobine 41 et sert à la fois à fermer le circuit magnétique et à protéger la bo- bine contre les actions extérieures.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, l'invention exposée dans le présent brevet a pour objet, outre le méca- nisme déjà décrite un dispositif assurant l'automaticité du chargement et une combinaison d'appareils de sécurité et d'alarme.
La figure 4 représente schématiquement ce disposi- tif et ces appareils: le principe de fonctionnement est le suivant:
Lorsque le gazogène est en marche normale, le niveau du combustible tend, d'une part, à s'abaisser en raison de la gazéification et, d'autre part, à s'élever en raison des apports de l'alimentation; si l'allure de la marche était
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absolument constante et régulière et si le combustible était rigoureusement uniforme et homogène, il serait théoriquement possible de régler la vitesse du distributeur pour maintenir constante la hauteur du combustible dans la cuve ; en réalité, il ne peut en être ainsi et le distributeur doit être réglé pour un débit correspondant au maximum d'allure possible pour le gazogène;
celà étant, il sur,- nécessaire d'interrompre par instants le fonctionnement du distributeur, le nivoau du combustible dans la cuve oscillera alors entre deux limites extrêmes, le réglage ainsi réalisé est dit"par tout ou rien''.
Le niveau inférieur étant déterminé par la surface engendrée par le bord inférieur du bras de répalage 20, le niveau supérieur correspondra à une certaine sur-épaisseur de combustible; il est évident que l'effort à fournir pour assu- rer la rotation du mécanisme dans le deuxième cas, sera no- tablement plus grande que dans le premier: en effet, la ré- sistance à l'avancement du bras de répalage s'ajoutera l'ef- fort de brassage; il résulte d'ailleurs de la forme du bras de répalage que l'effort à fournir est très rapidement crois- sant avec la hauteur de combustible.
Si le moteur actionnant l'ensemble du mécanisme (par pignon ou vis tangente) est un moteur électrique, l'in- tensité du courant d'alimentation augmente très rapidement lorsque le niveau du combustinle dépasse le bord inférieur du bras de répalage: il suffira donc de munir le circuit d'a- limentation de ce moteur d'un relais "à maxima.'' formant con- joncteur-disjoncteur et organisé de façon que le courant ali- mentant le moteur du distributeur (ou l'embrayage magnétique) : soit établi lorsque le courant du moteur principal est in- férieur à une certaine limite et qu'il soit au contraire cou- pé lorsque le courant du moteur principal dépasse la limite fixée.
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Il est bien spécifié que le relais formant conjonc- teur-disjoncteur peut être "à action immédiate" ou au contrai- re "à action différée!!; en particulier, on aura, par exemple, intérêt à couper le courant du mécanisme d'alimentation avec un certain retard et, au contraire, à le rétablir instantané- ment.
A titre de variante, il est possible de réaliser une disposition différente réalisant le même objet et comportant des organes mécaniques à l'exclusion éventuellement de toute transmission électrique. Il suffit pour cela (figure 5) d'é- tablir sur la transmission mécanique, actionnant le plateau 6,'un dynamomètre de transmission 59 taré pour produire un déclenchement lorsque le couple agissant dépasse une certaine valeur;
on pourra par exemple employer à cet effet un dyna- momètre à pignons satellites dit ''du général Morin"; le dyna- momètre pourra être organisé soit pour produire un contact sur un circuit commandant l'embrayage magnétique soit, si l'on désire supprimer effectivement toute transmission élec- trique, pour produire mécaniquement un effet d'embrayage- débrayage sur la transmission du distributeur.
La figure 5 représente très schématiquement un tel dispositif; le levier transversal 60 sur lequel sont montés les pignons satellites 61 est équilibré par un contrepoids 62 correspondant au couple transmis pour un degré de charge- ment voulu ; lorsque ce couple est dépassé, le contrepoids est soulevé, le. transmission 63 entre en action et la couronne 35 échappe au pignon 34.
La transmission électrique présente d'ailleurs un avantage qui consiste dans la possibilité de réaliser un système d'alarme automatique.
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Il se peut en effet que la résistance créée par le bras de malaxage (bras inférieur) soit telle que le dispositif ci-dessus décrit maintienne arrêté le distributeur, même lorsque le niveau du combustible est. descendu au-dessous de sa limite normale inférieure; tel sera le cas, par exemple, si l'allure du gazogène a été tout à fait irrégulière et s'il s'est formé un amas de mâchefers importants ; dans ce cas, l'intervention directe d'un ouvrier devient nécessaire: l'ap- .pareil d'alarme doit donc fonctionner.
Pour obtenir ce résultat, il suffit d'intercaler un relais temporisé sur le circuit du moteur du distributeur (ou du débrayage magnétique); la durée de déclanchement sera réglée pour une valeur du temps un peu supérieure à la va- leur nécessaire pour que le niveau du combustible s'abaisse de la hauteur maximum (déclanchement du relais à maxima d'intensité) jusqu'à la hauteur minimum admise (niveau du bord inférieur du bras de répalage).
Ce relais temporisé mettra en action différents appareils de signalisation: en particulier, il pourra être muni de deux contacts pour actionner deux lampes électriques et une sonnerie; l'une des lampes sera, par exemple, un feu blanc et l'autre un feu rouge; ce dernier sera monté en pa- rallèle avec la sonnerie, les circuits électriques seront combinés de telle façon que, quand le moteur (ou débrayage magnétique) du distributeur sera en action, c'est-à-dire tant que le relais temporisé n'aura pas fonctionné, le feu blanc restera allumé; dès que le courant est coupé sur le moteur du distributeur, le relais commence à fonctionner et le feu blanc est éteint; enfin lorsque le temps voulu est écoulé, le relais temporisé déclanche le contact d'allumage du feu rouge et de la sonnerie d'alarme.
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Il est donné ci-après, pour illustrer ce qui vient d'être exposé, la description détaillée de relais réalisant. le fonctionnement décrit; il est bien entendu cependant que l'invention ici décrite se rapporte à toute combinaison de relais électriques déjà connus en eux-mêmes, permettant d'ob- tenir, au moyen de couplages appropriés, un effet analogue.
Il est évident également qu'on peut, sans sortir du cadre de la présente invention, modifier les signaux ou en ajouter de supplémentaires au moyen de feux de diverses cou- leurs ou de signaux sonores de différentes tonalités.
La figure 4 montre le moteur principal 44 alimen- té par la ligne 45; sur l'un des conducteurs de cette ligne est branché le relais formant conjoncteur disjoncteur: ce relais est formé d'une bobine 46 munie d'un noyau 47 attirant une armature 48 retenue par un ressort 49; lorsque l'attrac- tion devient suffisante, la force antagoniste du ressort 49 est vaincue et le courant est coupé dans le circuit 50.
Cette rupture subsistera d'ailleurs tant que l'in- tensité dans la ligne 45 ne sera pas descendue au-dessous d'une certaine limite. Le circuit 50 comporte les deux bagues de prise de courant 32 dont il a été question plus haut et en outre un relais temporisé.
Ce dernier appareil se compose essentiellement d'une bobine 51 parcourue par le courant; cette bobine creuse attire (suce) un noyau 52 de forme torique solidaire d'un bras de levier 53 muni à son autre extrémité d'un contrepoids 54 assez lourd pour que, en l'absence de courant, la position d'équilibre soit celle figurée en pointillé 55 ; le bras de levier 53 actionne dans sa descente (vers la position 55), par l'intermédiaire d'une roue à rochet, un rouage d'horloge- .--
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rie formant échappement en sorte que le contrepoids met un certain temps (toujours le même pour un même réglage) pour parcourir l'espace compris entre la position 54 et la position 55.
Dans sa position supérieure, c'est-à-dire lorsque le courant passe dans le solénolde 61, la masse 54 ferme le cir- cuit du feu blanc 56; dans sa position inférieure 55, le cir- cuit du feu rouge 57 est fermé ainsi que celui qui alimente la sonnerie 58.
Il est entendu que ces différents circuits peuvent comporter des appareils de contrôle enregistreurs sur les graphiques desquels on pourra lire les périodes de fonction- nement ou d'arrêt des divers appareils; en outre, il sera utile de doublertous les contacteurs automatiques d'appareils commandés à la main et d'interrupteurs de mise hors circuit pour les manoeuvres spéciales.