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Dispositif pour gazogènesau charbon ou au bois.
Dans les gazogènes employés généralement jusqu'à présent, à gazéification de haut en bas, le gaz prêt à l'usage est conduit à travers la couche de charbon qui se 'trouve au- dessous de la partie incandescente du foyer ou à travers les morceaux de charbon incomplètement consumés ou réduits en frag- ments. Ceci entraîne l' inconvénient que cette cuuche de char- bon incomplètement consumé ou réduit en fragments devient de plus en plus compacte, de sorte qu'après un temps relativement court elle devient imperméable au gaz. C'est pourquoi, on doit arrêter de temps en temps le gazogène pour enlever cette couche qui s'est-scorifiée et qui est remplacée, ensuite par des mor- ceaux plus gros de charbon frais des couches qui se trouvent au-dessus d'elle.
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Pour remédier dans une certaine mesure à ces décrassages souvent répétés, qui prennent beaucoup de temps, on a essayé d'employer, dans les gazogènes chauffés au charbon, du charbon d'un calibre relativement grand et d'un ordre de grosseur uni- forme @ qu'on a débarrassé préalablement de poussière et de particules de charbon et qui présente la plus grande fermeté possible, grâce à quoi on pouvait pour ainsi dire éviter dans le gazogène la formation de .charbon incomplètement consumé et réduit en fragments.
Hais ces charbons deviennent assez chers, parce qu'ils impliquent de grandes exigences quant aux matières premières et à la carbonisation et qu'il n'est pas toujours possible de se les procurer en quantité suffisante. On a constaté qu'il est particulièrement difficile de se procurer du charbon de cette qualité produit à partir de conifères.
Un autre désavantage des gazogènes connus à présent con- siste en ce que la position de la tuyère ou du tuyau pour l'in- sufflation de l'air primaire est constante par rapport à l'étran- glement conique que présente généralement la cuve du four et à travers lequel on force les gaz à se diriger vers le bas.
L'embouchure de la tuyère d'insufflation d'air est en général située en un endroit tel que, lorsqu'on force au maximum le gazogène, la zone d' oxydation commence à se déplacer vers le bas, dans l'ouverture de l'étranglement, la zone de réduction remplissant ainsi tout cet étranglement. Le gazogène travaille alors le mieux. A plus faible charge, ou à très faible charge, lorsque par exemple une automobile roule à vide, la zone d'oxy- dation remonte beaucoup plus haut en raison de la faible quantité d'air insufflé et il peut arriver alors que la zone-de réduction, par suite de la diminution de son extension, se retire c omp lè te- ment de l'étranglement.
Dans ces cas se présente aussitôt le danger que des produits de distillation sèche de la couche supé- rieure de charbon, en même temps que de la vapeur libérée, pro-
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venant de l'eau que contiennent ces couches de charbon, se fraient un cheminau-delà de la zone de réduction, sans venir en contact avec du charbon incandescent.
- La présente invention a pour but d'écarter pratique- ment ces inconvénients et cela principalement par une nouvelle disposition pour soutirer le gaz prêt à l'usage du réservoir du gazogène et pour introduire dans celui-ci de l'air de com- bustion. La caractéristique essentielle de l'invention réside en ce qu'aussi bien pour soutirer le gaz formé dans la chambre du gazogène que pour introduire de l'air de combustion, -sont prévus des tuyaux qui sont enfoncés dans la masse de charbon ou de bois et dont les orifices sont disposés l'un par rapport à l'autre de telle façon qu'ils coopèrent pendant le fonctionne- ment pour limiter l'élargissement-des zones-de réaction.
On-a constaté que, dans une disposition fondamentale de ce genre, on peut amener un déplacement réciproque et une extension limitée avantageux-des zones d'oxydation et de ré- duction et qu'en même temps on peut obtenir, par des moyens simples, une adaptation ou une adaptabilité favorable du gazo- gène à la charge.
Par la disposition d'un tuyau spécial d'évacuation du gaz, -ou de plusieurs de ces tuyaux dans la masse de charbon ou dans la masse de bois, on obtient en outre le résultat que l'évacuation de ce gaz à partir de la chambre devient indépen- dante de l'épaisseur des couches de charbon plus ou moins brû- lées à travers lesquelles il doit passer dans les gazogènes du type précité. Ceci entraîne d'autre part la conséquence qu'on dépend moins de la constitution du combustible.
Suivant un mode d'exécution avantageux de l'invention, on dispose le tuyau ou les tuyaux d'évacuation du gaz c oncen- triquement autour du tuyau ou des tuyaux d'amenée d'air, grâce à quoi ces tuyaux forment un groupe d'ensemble qu'il est facile
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de monter dans le gazogène. Dans ce cas, on peut disposer le tuyau d'amenée d'air de manière qu'il soit mobile par rapport au tuyau d'évacuation du gaz et on peut l'employer comme organe de nettoyage pour enlever les dépôts éventuels (des particules de charbon) qui tendent à obstruer l'orifice du tuyau d'éva- cuation du gaz.
Pour le tuyau ou les tuyaux d'évacuation des gaz, on peut prévoir, à l'endroit où ils s'ouvrent dans la masse de charbon ou de bois, des orifices d'entrée qui sont réglés de façon qu'ils laissent passer le gaz, mais qu'ils f ont obsta- cle à l'entrée de particules de charbon dans le tuyau d'évacua- tion du gaz, ces orifices étant de préférence exécutés en di- mensions si faibles que le gaz est débarrassé en grande partie dès ce point de particules de charbon incomplètement brûlés et d'autres impuretés.
Ces orifices d'entrée peuvent être consti- tués par des fentes pratiquées dans la paroi du tuyau d'évacua- tion du gaz, où ils constituent uhe grille et, dans ce cas, il convient de disposer Le tuyau d'évacuation, de façon qu'on puis- se le déplacer, dans un tuyau fixe extérieur qui agit comme guide et comme racloir, qui coopère avec la grille. Les orifi- ces d'entrée peuvent aussi être constitués par des fentes ana- logues pratiquées dans la paroi d'un tronçon-de tuyau plus pe- tit qui est fixé à l'extrémité inférieure du tuyau d'arrivée d'air et qui constitue également une grille entourant concen- triquement, avec un certain intervalle, le tuyau précité et pénétrant dans l'extrémité inférieure du tuyau d'évacuation du gaz, tuyau qui peut être monté à demeure dans ce cas.
Dans les deux cas, il convient de maintenir automatiquement la gril- le en mouvement pendant le fonctionnement, grâce à quoi les 'particules de charbon incomplètement brûlé et les autres frag- ments de charbon peuvent être facilement enlevés du voisinage de ses orifices.
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Ce dispositif à grille permet d'employer du charbon re- lativement riche en menu, grâce à quoi on-peut atteindre une température plus élevée dans la zone d'oxydation. Il s'y ajoute encore l'avantage qu'un gazogène-peut, lorsqu'il est froid, être allumé doutant plus vite que les charbons sont plus fins.
Pour réaliser une adaptation avantageuse à des conditions variables-de fonctionnement et pour pouvoir aussi provoquer le mouvement de la grille, on peut rendre automatiquement mobiles pendant le fonctionnement le tuyau d'amenée d'air et, éventuel- lement, le tuyau d'évacuation du gaz également (notamment lors- que la grille est formée sur ce dernier) de telle manière que les zones d'oxydation et de réduction aient-la possibilité de s'agrandir ou de diminuer suivant la consommation-variable de gaz. Cette dispo-sition permet aussi de veiller à ce que les ori- fices d'entrée (la grille) du tuyau d'évacuation se trouvent toujours dans l'étendue de la zone de réduction, de sorte que tout le gaz soit forcé de passer par cette zone ¯avant de s'échap- per.
-Le -mouvement automatique du tuyau d'amenée d'air et aussi celui du tuyau d'évacuation du¯gaz peuvent, conformément à l'invention, être maintenus par la dépression variable dans le tuyau de sortie du gaz du gazogène due à la consommation va- riable de gaz, cette dépression pouvant -agir par exemple sur un dispositif à soufflet ou à membrane fixé sur le tuyau d'ame- née d'air ou sur le tuyau d'évacuation du gaz.
D'autres caractéristiques ressortiront de- la description suivante de trois modes d'exécution représentés, à titre d'exem- ples, sur les dessins annexés. Sur ces dessins ; la figure 1 montre le premier mode d'exécution, la figure 2 représente le deuxième mode d'exécution,
Les figures 3 et 4 montrent, à plus grande échelle, respectivement en coupe verticale et en coupe horizontale, l'ex- trémité inférieure du tuyau d'évacuation du gaz avec sa grille et
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la figure 5 représente le troisième mode d'exécution de la même façon que sur la figure 2.
Suivant la figurel, dans le réservoir à combustible 4, qui est chargé de charbon ou de bois, un tuyau ou une tuyère 1, qui sert à l'insufflation de l'air primaire et qui est enfoncé dans la masse de charbon ou de bois, a été prévu, cet air en-
6 trant par l'extrémité extérieure/du tuyau. Dans la zone d' oxyda- tion ou de réduction engendrée 5, ou dans son voisinage, s' ouvre un tuyau d'évacuation 2, par lequel le gaz formé est soutiré de la chambre. Dans le cas représenté, ce tuyau d'évacuation 2 est disposé concentriquement autour du tuyau d'insufflation 1 et son ouverture est un peu en retrait sur l'orifice de ce der- nier. Le gaz prêt à l'usage est donc conduit entre les deux tuyaux 1 et 2 et s'échappe par un embranchement 3 du tuyau 2.
La distance entre l'ouverture du tuyau 1 et celle du tuyau 2 est réglée suivant la position réciproque et l'extension de la zone de réduction ou d' oxydation. Le tuyau d'insufflation 1 peut être disposé suivant l'in¯vention de manière qu'il soit mobile par rapport -au tuyau d'évacuation 2, de sorte qu'on peut le faire glisser de haut en bas et vice-versa et que ce tuyau peut ainsi servir d'organe de nettoyage pour le cas où des par- ticules de charbon ou d'autres dépôts obstrueraient l'orifice du tuyau d'évacuation. A cet effet, on munit le tuyau d'insuf- flation 1, avec avantage, d'une poignée à son extrémité exté- rieure.
Suivant la figure 2, le tuyau d' insufflation 1 et le tuyau d'évacuation 2 peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre- dans le sens longitudinal et sont montés dans un tuyau extérieur 7 fixé à demeure en 8 sur la chambre 4, ce tuyau 7 servant de guidage pour les tqyaux intérieurs. Le gazprêt à l'emploi est soutiré par un tuyau 9 branché sur le tuyau exté- rieur 7.
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Le tuyau d'évacuation 2 est ppurvu à son extrémité infé- rieure d'une grille 17 formée par des fentes pratiquées dans sa paroi (voir figures 3 et 4) , le gaz prêt à l'usage entrantpar cette grille. A son extrémité inférieure, le tuyau extérieur 7 embrasse la grille 17 de sorte que, lorsqu'on déplace le tuyau à grille 2, une partie plus ou moins grande du passage par la grille est découvert. Le tuyau d'insufflation 1 traverse le fond du tuyau à grille 2 en passant vers l'extérieur par un trou 18, et de cette façon il est guidé.
Les fentes de la grille 17 à travers lesquelles le gaz est aspiré dans les tuyaux 2 et 7, à partir de la zone de réduction formée par les couches de charbon qui entourent ces tuyaux, sont relativement étroites et varient, pour divers modes d'exécution et divers usages, entre 0,1 et 3 mm. et il est évidemment dési- rable que ces fentes soient tenues aussi étroites que possible.
Elles servent notamment de filtre pour les particules de charbon incomplètement brûlées, les particules les plus petites pouvant seules pénétrer dans le tuyau à grille pour s'écouler ensuite par le tuyau 9 vers l'extérieur. On réalise ainsi déjà d'avance un degré d'épuration considérable du gaz.
On a désigné par 10 et par 11 des soufflets ou des membranes qui sont reliés fermement en 12 et 13 au tuyau à grille 2 et au tuyau d'insufflation 1 respectivement. On a désigné par 14 et 15 des ressorts à boudin qui tendent à s'allonger et à agir de ce fait sur le tuyau d'insufflation 1 ou sur le tuyau à grille 2 pour les déplacer dans le sens de la flèche 16.
Le dispositif fonctionne de la façon suivante :
Lorsque du gaz est soutiré par le tuyau 9, par exemple par le moteur dune automobile, une certaine résistance à l'écoule- ment se manifeste dans le tqyau à grille 2 ou dans le tuyau d' in- sufflation 1, grâce à quoi certaines dépressions sont provoquées sur les membranes 10 et 11. L'effet de pression exercé. ainsi sur
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les membranes peut être compensé par les ressorts à boudin 14 et 15. Il est évident que plus la succion est élevée dans le tuyau 9 et plus le moteur tourne donc vite, plus de gaz sera nécessaire et plus grande sera la dépression agissant sur les membranes, cette dépression étant pratiquement égale à celle qui est engendrée dans la chambre 4 du gazogène.
Lorsque la dépression augmente, le tuyau à grille 2 s'enfonce plus bas dans la couche de charbon du gazogèhe. Ceci a pour effet, d'une part, qu'une plus grande partie de la gril- le 17 se découvre,de sorte que plus de gaz peut entrer plus facilement dans le tuyau à grille et, d'autre part, que le tuyau d'insufflation I est pressé plus loin vers le bas et notamment à un degré tel que la distance entre son orifice et la grille devient plus grande .
Le but de ce qui précède, est, dans le cas d'une plus grande quantité d'air qui peut être intr oduite ou d'une plus grande quantité de gaz qui peut s'échapper par l'ouverture agran- die de la grille, de fournir à la zone d'oxydation ou de ré- duction 5 la possibilité de s'agrandir, ce qui a lieu par l'al- longement automatique du tuyau d'insufflation 1.
Du fait que le tuyau d'insufflation 1 peut se déplacer, on peut, à différentes vitesses de l'air, maintenir toujours au rouge, à une température de 8000 C. environ, l'extrémité libre, en saillie, du tuyau à grille 2. Il en résulte que tou- tes les particules qui ne passent pas à travers la grille 17 s'oxydent ou se morcellent jusqu'à ce qu'elles aient l'ordre de grandeur qui leurpermet de passer à travers cette grille.
C'est là la cause essentielle pour laquelle on peut employer des fentes aussi étroites à la grille sans qu'elles soient im- médiatement obstruées.
En outre, le mouvement ascendant et descendant du tuyau à grille 2 est une garantie pour le fait que des particules da charbon éventuellement collées sur la grille seront enlevées,
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de sorte que celle-ci sera toujours maintenue automatiquement propre et ouverte.
Comme dans le cas exposé, la zone d'oxydation se trouve pour ainsi dire au-dessous de la zone de réduction, c'est à dire l'inverse du cas ordinaire, il ne peut jamais se former des particules incomplètement brûlées, ni se rassembler dans la zone de réduction des croûtes de poussière et de particu- les incomplètement brûlées, parce que les particules de char- bon qui tombent ou qui sont enlevées par raclage doivent tou- jours passer à travers la zone de réduction avant qu'elles atteignent la zone d'oxydation et soient brûlées. Il est clair que, dans ces conditions, on ne doit pas racler et enlever le mâchefer, comme dans un gazogène ordinaire où pratiquement tout est brûlé.
En raison du fait que la grille 17 est mobile par rap- port au tuyau 7 qui l'entoure et la protège, la zone de réduc- tion couvrira toujours l'acc.ès dans la grille, du gaz prêt à l'emploi, grâce à quoi de la vapeur d'eau et des produits de distillation sèche des couches de charbon situées au-dessus de cette z one ne peuvent pas s'échapper par la grille sans s'écouler d'abord à travers la zone de réduction et, éven- tuellement à travers la zone d'oxydation. Ceci présente une grande importance surtout dans le cas où les charbons con- tiennent de l'eau ou lorsqu' ils renferment des morceaux de bois non carbonisé.
Le mode d'exécution suivant la fig. 5 peut être considéré comme une combinaison des deux modes d'exécution précédents.
Du tuyau 2, suivant les figures 2 à 4, il ne reste que l'ex- trémitéinférieure pourvue des orifices 17 constituant une gril- le, cette extrémité étant unie d'une façon permanente en 19 au tuyu d'insufflation 1. et participant par conséquent à son mou- vement. Entre le tuyau fixe 7, qui ici sert donc seul de tqyau
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d'évaluation du gaz, et le tuyau d'insufflation 1, on peut in- tercaler d'une façon analogue à celle de la figure 2 une mem- brane sur laquelle agit la dépression qui règne dans le tuyau 7 et qui provoque un mouvement automatique du tuyau 1.
Le procédé décrit plus haut pour provoquer le mouvement automatique du tuyau d'insufflation ou du tuyau d' évac uation du gaz, par utilisation de l'action de succion variable dans le tuyau de sortie du gazogène ou par utilisation des variations de la dépression ainsi provoquées, peut évidemment présenter une autre forme que celle indiquée plus haut.
Dans le cas où le gazogène est utilisé en combinaison avec un moteur d'automobile par exemple, on peut employer la dépression variable qui se produit entre le papillon du carbu- rateur et le moteur pour obtenir le mouvement désiré du tuyau d'insufflation 1 ou du tuyau d'évacuation 2 du gaz, cette dé- pression ayant un certain rapport avec la vitesse angulaire du moteur et avec la quantité aspirée,
En outre, les tuyaux d'insufflation et les tuyaux d'é- vacuation des gaz ne doivent pas nécessairement être montés concentriquement et ensemble en groupe comme représenté, mais ils peuvent être disposés les uns séparés des autres.
On peut appliquer en outre l'invention au cas où le tuyau d'insufflation débouche horizontalement dans la cuve de la chambre du gazogène, le tuyau ou les tqyaux d'évacuation du gaz étant alors de pré- férence disposés séparément des tuyaux d'insufflation, de ma- nière qu' on obtienne le déplacement le plus efficace des zones d'oxydation ou de réduction. Dans le mode d'exécution auivant les figures 2 à 4, -où les deux tuyaux sont mobiles, le mouve- ment automatique du tuyau ou des tuyaux d'insufflation peut par exemple être provoqué par la dépression variable dans la chambre du gazogène et le mouvement du tuyau ou des tuyaux d'éva- cuation du gaz par la dépression qui se produit entre le papillon du carburateur et le moteur, ou vice-versa.