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Perfectionnements aux gazogènes.
L'invention est relative à un gazogène avec une enveloppe de refroidissement dont la chambre est traversée par un fluide ré- frigérant, à l'état de gaz ou de vapeur, tel que l'air, de la va- peur, un mélange vapeur-air ou de l'air dans lequel est injectée de l'eau à l'état de brouillard ou de butée; et elle concerne plus particulièrement des gazogènes de ce genre destinés à être montés sur des véhicules.
Il est connu de faire comporter à des gazogènes des envelop- pes de refroidissement et d'utiliser l'eau comme fluide réfrigé- rant, cette eau étant utilisée ou bien sous,forme d'eau chaude pour le refroidissement ou bien étant transformée en vapeur dans l'enveloppe elle-même. Les enveloppes, dans lesquelles l'eau est utilisée comme fluide réfrigérant, enlèvent au générateur des quantités appréciables de chaleur ce qui influence défavorable-
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ment la composition du gaz, Plus particulièrement pour des petits générateurs, les quantités de chaleur ainsi soustraites sont tel- lement grandes, par suite des proportions défavorables entre la section transversale du foyer et la surface de l'enveloppe réfri- gérante, que l'on ne trouve aucune utilisation pour la.
vapeur ou l'eau chaude formée dans ladite enveloppe de sorte que l'on perd ainsi, sans utilité, des grandes quantités de chaleur.
Dans un gazogène, établi selon l'invention, on se sert pour cette raison, comme moyen réfrigérant, d'un fluide à l'état de gaz ou de vapeur, plus particulièrement de l'air, de la vapeur, un mélange vapeur-air ou de l'a,ir saturé avec de l'eau à l'état de brouillard. Il est alors important de réaliser une bonne trans- mission de la chaleur entre le fluide gazeux ou sous forme de va- peur et la. paroi interne de l'enveloppe de refroidissement,
L'invention qui permet d'obtenir ce résultat, consiste prin- cipalement, à faire comporter à la.
chambre de refroidissement de l'enveloppe des gazogènes du genre en question, des sections transversales de passage, alternativement rétrécies et élargies par lesquelles les vitesses d'écoulement du fluide réfrigérant sont successivement augmentées et diminuées par formation de tourbillons.
A cet effet, on peut établir dans l'espace annulaire de la chambre pour l'écoulement du fluide réfrigérant, des organes de retenue propres à rétrécir et à élargir alternativement la, section de passage de manière que des zones à écoulement rapide soient suivies par des zones élargies dans lesquelles se produit une for- mation intense de tourbillons. Par la vitesse augmentée et par le mouvement tourbillonnaire on accroit suffisamment la, transmis- sion de la chaleur.
Cette amélioration de la transmission de la. chaleur est impor- tante pour la conservation de la paroi interne, Si l'on se conten-
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ta,it d'engager deux parois cylindriques lisses coaxialement l'une dans l'autre pour former ainsi entre elles un intervalle annulaire traversé par le fluide réfrigérant, la soustraction de la chaleur à la paroi interne ne serait pas suffisante par suite d'une trans- mission de chaleur trop faible ce qui pourrait détériorer la ma- tiére constituant cette paroi interne.
Les organes de retenue, établis dans la chambre d'écoulement de l'enveloppe de refroidissement peuvent, par exemple, être cons- titués par des anneaux en fer plat, des ailettes, des Chicanes, des nervures ou analogues. Suivant un mode de réalisation préféré on fait comporter à la paroi externe ou même à la paroi interne des bourrelets ou ondulations qui se trouvent dans la chambre d'é- coulement de telle sorte qu'au droit des rétrécissements ainsi formés le fluide gazeux ou à l'état de vapeur passe avec une vi- tesse accrue.
Le cas échéant on peut prévoir des bourrelets ana- logues à la fois sur la paroi externe et sur la paroi interne,
A la,sortie de l'enveloppe réfrigérante, l'air ou le mélange vapeur-air ou analogue est introduit, avantageusement, par un con- duit dans la chambre de gazéification du générateur pour former en cet endroit l'air ou le mélange vapeur-air ou analogue nécessaire à la gazéification, Le dispositif refroidisseur présente cet au- tre avantage que la chaleur, soustraite à la paroi interne de l'en- veloppe réfrigérante, est réutilisée complètement dans le gazogène ou générateur pour la surchauffe du fluide réfrigérateur, Grâce aux moyens utilisés, le refroidissement de la paroi interne est néanmoins tellement fort que le dépôt de scories ou mâchefers est évité à l'intérieur du foyer.
La paroi interne est avantageuse- ment constituée en une matière réfractaire pour augmenter sa durée d'utilisation.
Un autre avantage obtenu par le dispositif refroidisseur, ré-
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side dans le fait que l'on peut adjoindre à l'air, utilisé comme fluide réfrigérateur, une quantité de vapeur notablement plus gra.n- de. Le gaz obtenu, qui est déjà amélioré par suite de la soustrac- tion moindre de chaleur, a,cquiert une qualité encore meilleure par cette adjonction plus grande de vapeur. Cette amélioration du gaz se manifeste d'une manière particulièrement favorable pour des pe- tits générateurs tels qu'utilisés pour des véhicules par exemple.
L'introduction auxiliaire de vapeur d'eau dans l'air de ga,zéi- fication des gazogènes est connue. La vapeur est généralement fournie par des générateurs de vapeur supplémentaires constitués de préférence, par une chemise de vapeur qui entoure le gazogène.
Ce procédé n'est pas applicable dans le cas d'un fonctionnement fortement variable, tel qu'il se présente plus spécialement avec des générateurs pour véhicules, pour la. raison qu'entre la charge du générateur et la production de vapeur pendant les variations de charge se produisent des retards qui troublent le fonctionnement.
Lorsque la, charge augmente on dispose de trop peu de vapeur et lorsqu'elle diminue il existe un excès de va.peur, On est donc obligé, pour pouvoir disposer toujours d'une quantité suffisante de vapeur lorsque la charge augmente, de prévoir un excès suffisant pour la production de vapeur d'où. résulte une perte continuelle de vapeur. La consommation exagérée d'eau qui en découle compli- que le fonctionnement, surtout pour des générateurs de véhicules ou analogues, puisque les quantités d'eau à emporter sont plus grandes, qu'il faut souvent renouveler la réserve et que l'instal- lation génératrice du gaz s'encrasse Inutilement.
Pour simplifier et améliorer le fonctionnement, on établit, conformément à l'invention, une tuyère pulvérisatrice ou un gi- cleur alimenté avec de l'eau dans le conduit d'air aboutissant au générateur et, de préférence, dans la tubulure d'entrée de l'enve- loppe de refroidissement, le courant d'air entraînant à tout moment
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comme dans les carburateurs connus pour moteurs à combustion in- terne, la quantité d'eau nécessaire à la saturation de l'air jus- qu'au degré le plus favorable pour le fonctionnement.
L'eau en- traînée, pulvérisée et répartie sous forme de brouillard ou de buée dans le courant d'air est vaporisée en suite dans un disposi- tif réchauffeur, de préférence dans l'enveloppe de refroidisse- ment elle-même du généra,teur et la vapeur formée pénètre en même temps que l'air de gazéification, le cas échéant à l'état surchauf- fé, dans le générateur. De cette manière on obtient que la quan- tité d'eau introduite, et, par conséquent, la quantité de vapeur est constamment adaptée à la charge du générateur puisque la quan- tité d'eau, entraînée hors de la tuyère, dépend de la quantité et de la vitesse de l'air de gazéification qui passe au droit de celle-ci.
Dans le conduit d'air, on établit avantageusement, une tuyère d'air dans la partie la plus rétrécie de laquelle débouche la tuyère d'eau. Les positions de la tuyère d'eau ou de la tuyère d'air ou même des deux tuyères sont, de préférence, réglables, En réglant la section de passage de la tuyère d'eau ou de la tuyère d'air ou des deux il devient possible d'adapter le dispositif aux proportions du mélange d'air et de vapeur d'eau dans chaque cas particulier, de manière que la saturation de l'air comburant puis- se correspondre exactement aux conditions de formation des scories pour chaque combustible utilisé.
Conformément à une autre disposition selon l'invention, on raccorde avantageusement le conduit d'alimentation de la tuyère d'eau à une chambre à flotteur dans laquelle un flotteur, relié à une soupape, règle le niveau du liquide fourni à la tuyère d'eau.
Ce dispositif à flotteur peut être constitué, le cas échéant, com- me celui des carburateurs avec vase à niveau constant pour des mo- teurs à combustion interne. A l'aide du flotteur on règle de ma-
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niére telle le niveau d'eau dans la tuyère d'eau que, lorsque ce niveau est à zéro, il se trouve, par exemple, à quelques millimè- tres en-dessous de l'orifice de sortie de l'eau. On obtient ainsi que la quantité d'eau débitée par la tuyère concorde avec la con- sommation et que lors d'un arrêt il ne se produit aucune perte d'eau.
La tuyère d'eau peut être constituée et montée de différentes manières.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention on constitue la. tuyère d'eau sous forme d'une tuyère annulaire, une partie du courant d'air passant axialement dans celle-ci alors que le courant d'air principal s'écoule le long de la tuyère. Avec une telle tuyère annula,ire on obtient une pulvé- risation d'eau particulièrement bonne. Le courant central peut avantageusement passer par une aiguille creuse dont l'extrémité arrière, qui sort de la tuyère d'eau, présente des orifices d'en- trée d'air.
Le courant d'air lui-même peut être aspiré ou refoulé par la tuyère. Le cas échéant on peut faire intervenir une dérivation pour compenser la pression d'air et à l'aide de laquelle on relie l'espace d'air qui se trouve au-dessus de la surface libre dans la chambre à flotteur au conduit d'air, de préférence à l'endroit de la section la plus rétrécie de la tuyère d'air.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, un mode de réa.- lisa.tion de l'invention.
Fig. 1 montre en coupe verticale schématique, un gazogène, avec enveloppe de refroidissement et avec un dispositif pour l'in- troduction d'eau pulvérisée, établi selon l'invention.
Fig. 2 montre, à plus grande échelle et en coupe longitudina- le schématique, le dispositif pour la pulvérisation de l'eau.
Pour le gazogène, montré sur le dessin, la paroi interne de l'enveloppe de refroidissement est formée par la paroi 1 qui en-
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toure la, chambre de carbonisation 2 du combustible. Dans cette chambre pénètre, par l'extrémité inférieure du foyer, une tuyère 3 par laquelle est amené l'air ou le mélange air-vapeur ou analogue nécessaire à la gazéification, Le combustible est introduit de la manière usuelle par une trémie 4 dans la partie supérieure de la chambre de carbonisation 2. Les gaz formés s'échappent par une tubulure de sortie 5.
La paroi externe de l'enveloppe de refroidissement est formée par une paroi 6 engagée coaxialement autour de la paroi interne 1.
Entre les parois 6 et 1 subsiste un intervalle annulaire 7 formant une chambre d'écoulement pour un fluide gazeux tel que de l'air, ou un fluide à l'état de vapeur ou un mélange de ces fluides qui est admis par la tubulure d'entrée 3.
La tubulure d'entrée 8 peut, de préférence, être constituée directement par un élargissement de la tuyère d'air et dans la- quelle de l'eau est injectée pour saturer l'air, Les détails du dispositif, utilisé à cet effet, sont décrits ci-après.
Au côté opposé à celui où se trouve la tubulure d'entrée 8 et, de préférence, à l'extrémité inférieure de l'enveloppe de refroi- dissement est établie une tubulure de sortie 9 par laquelle le fluide réfrigérant quitte ladite enveloppe.
La paroi extérieure 6 de l'enveloppe présente des nervures, bourrelets ou autres saillies périphériques 10 engagés dans la chambre d'écoulement 7. Par ces bourrelets 10 il se produit un rétrécissement très intense de cette chambre 7 entre la paroi in- terne 1 et le bord interne de chaque bourrelet 10 ou analogue.
En passant par ces parties rétrécies de la chambre 7 la vitesse du fluide en écoulement augmente notablement en ces endroits.
Dans les zones 11, qui succèdent à ces parties étranglées, la sec- tion transversale de la chambre 7 augmente à nouveau d'une maniè- re appréciable de sorte qu'il se produit dans ces zones élargies
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un effet de tourbillonnement intense, ce qui donne également lieu à une amélioration de la transmission de la chaleur. Le nombre des parties rétrécies dans la chambre d'écoulement de l'enveloppe réfrigérante peut être choisi à volonté et dépend des conditions à envisager et des dimensions du gazogène.
L'air ou le mélange vapeur-air, qui passe par les sections alterna/hivernent rétrécies et élargies entre les parois 1 et 6 de l'enveloppe de refroidissement, s'échauffe dans la chambre de cette enveloppe et s'écoule, par la tubulure de sortie 9, dans un conduit 12 qui amène le fluide surchauffé à la tuyère 3 d'où il pénètre dans la chambre de gazéification 2,
L'introduction auxiliaire d'eau, pulvérisée ou à l'état de brouillard, dans l'air de gazéification a lieu avantageusement à l'aide d'un dispositif montré en détail sur la Fig. 2.
Ce disposi- tif comprend un conduit 13 pour l'amenée de l'air et qui est rac- cordé à une tuyère d'air 14, Cette dernière présente un étrangle- ment maximum 15 raccordé à une buse évasée 8 dont le prolongement est montré en traits interrompus sur la Fig. 2, Cette partie é- vasée 8 de la tuyère d'air constitue, de préférence en même temps la tubulure d'entrée d'air dans la chambre 7 de l'enveloppe 6 (Fig, 1). Dans la, tuyère d'air 14 est logée une tuyère d'eau 16, constituée sous forme d'une tuyère pulvérisa.trice ou d'un gicleur et qui est avantageusement établie axialement par rapport à la tuyère d'air 14, 15, 8 en débouchant dans la partie 15 la plus rétrécie de celle-ci.
A l'intérieur de la tuyère d'eau 16 est lo- gée une aiguille creuse 17, déplaçable axialement et dont la par- tie arrière, qui sort de la tuyère d'eau 16, comporte un ou plu- sieurs orifices d'entrée d'air 18. Le coulissement axial ou le réglage de la position de l'aiguille creuse 17 peut se faire d'une manière simple à l'aide d'une partie filetée 19 de l'aiguille 17 et qui est vissée dans un taraudage 20 prévu sur la paroi de la
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tuyère d'air 14. Le déplacement de l'aiguille peut se faire à l'aide d'un bouton 21 et son blocage à l'aide d'un contre-écrou 22.
L'extrémité antérieure de l'aiguille 17 se trouve dans l'o- rifice de sortie de la tuyère d'eau 16 de sorte que l'on forme, en cet endroit, un débouché annulaire 23 pour l'eau au bout de l'intervalle 24 existant entre la paroi de la tuyère d'eau 16 et celle de l'aiguille creuse 17. L'intervalle 24 est alimenté en eau par le tube 25,
Le tube d'alimentation 25 est raccordé à un vase à flotteur 26, établi en dehors de la conduite d'amenée d'air ou de la tuyè- re d'air et dans lequel se trouve un flotteur 27.
Ce dernier est relié à un pointeau conique 28 propre à ouvrir ou à fermer un ori- fice 31, ménagé dans le fond 29 du vase 26 et communiquant avec un conduit 30 pour l'amenée de l'eau, quand le flotteur descend ou monte.
L'espace d'air 32, qui se trouve dans le vase à flotteur 26 au-dessus du niveau libre du liquide, est relié par une dériva- tion 33 pour la compensation de la pression, à la partie la plus rétrécie 15 de la tuyère d'air 14, 15, 8.
Pendant le fonctionnement du gazogène, l'air de gazéifica- tion pénètre, dans le sens des flèches montrées sur le dessin, par le conduit d'amenée 13 et par la tuyère 14, 15, 8 qui y est raccordée, dans la chambre 7 de l'enveloppe de refroidissement.
Le courant d'air s'écoule ainsi, d'une part, extérieurement le long de la tuyère d'eau 16 et, d'autre part, par les orifices 18 et l'aiguille creuse 17 axialement à l'intérieur de la tuyère d'eau. L'air passant simultanément l'extérieur et à l'intérieur de la tuyère d'eau 16 aspire l'eau par celle-ci et la pulvérise dans le courant d'air. En réglant la position de l'aiguille creuse 17 on peut faire varier la section du débouché 23, On peut également prévoir un réglage de la section de passage de la
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tuyère d'air mais les moyens convenant cet effet, n'ont pas été montrés sur le dessin.
Par le flotteur 27 et par le pointeau 28, 31 du vaseà flot- teur 26 on maintient le niveau d'eau, dans la tuyère 16, à une hauteur déterminée. Pour la position zéro du dispositif le niveau deau se trouve un peu en dessous du débouché 23 de la tuyère d'eau de sorte que lorsque le dispositif est à l'arrêt, l'eau ne peut s'échapper pa,r la tuyère d'eau dans le conduit d'air. Par contre, si l'écoulement d'air se fait d'une manière plus ou moins intense selon la charge du gazogène, l'eau est entraînée hors de la tuyère 16 et le niveau de l'eau baisse dans le vase à flotteur 26. Le flotteur 27 s'abaisse en conséquence et le pointeau coni- que 28 ouvre l'orifice 31 ménagé dans le fond 29 du vase de sorte que de l'eau fraiche est amenée selon les besoins par le conduit 30.
L'eau pulvérisée est introduite à l'état de brouillard dans le courant d'air et pour le mode de réalisation montré sur la Fig. 1, vaporisée dans la chambre 7 de l'enveloppe de refroidis- sement 6 du gazogène. Eventuellement il peut se produire ensuite une surchauffe de cette vapeur.
Le dispositif pour injecter l'eau dans l'air de gazéifica- tion peut au besoin se faire d'une autre manière et peut être rac- cordé à un autre endroit du conduit d'amenée d'air. Le cas éché- ant on peut effectuer la vaporisation de l'eau directement, par un courant d'air suffisamment chauffé, dans la tuyère d'air du dispositif, Les moyens pulvérisateurs sont alors alimentés, à cet effet, avec de l'air chauffé, en étant montés par exemple dans le conduit 12 ou dans tout autre conduit aboutissant à la chambre de gazéification du gazogène.