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La présente invention concerne un gazogène, c'est à dire un appareil destiné à obtenir un gaz combustible de caractéristiques prédéterminées à partir, d'une part de gaz oxygéné ou comburant et/ou de gaz oxydé et, d'autre part, de corps combustibles oa réducteurs.
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Le but de la présente invention, dûe aux travaux de Monsieur François Paris, est de réaliser un gazogène de di- mensions plus réduites que.les appareils actuels, ainsi que d'utiliser le même appareil, sans modification importante, avec des combustibles très divers comme, par exemple, le fuel- oil ou le charbon pulvérisé, ou même simultanément avec plusieurs combustibles. De plus, le gazogène réalisé selon l'invention aura une mise en action instantanée et pourra produire en cas de besoin des gaz partiellement ou complètement brûlés, ou transmettre même de l'oxygène libre.
A cet effet, l'invention a pour objet un gazogène à flux pulsatoire caractérisé en ce qu'il comprend une source de gaz pulsatoire débouchant dans une enceinte de réaction ainsi que des moyens pour introduire dans cette enceinte au moins une substance capable de se combiner chimiquement avec ledit gaz afin que cette substance brassée par le flux pulsatoire entre en combinaison chimique, en particulier avec le gaz pulsatoire, pour obtenir un gaz combustible.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la source de gaz pulsatoire fournit un gaz comburant et la substance introduite dans l'enceinte est un combustible, c'est à dire un réducteur.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la source de gaz pulsatoire fournit un gaz comburé à haute température et la substance introduite dans l'enceinte est un combustible, c'est à dire un réducteur.
,Par exemple, on pourrait envisager comme source de gaz comburé l'échappement d'un moteur à piston convenablement réglé ou un distributeur à soupape appliqué à une source de gaz carbonique à haute température.
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Suivant une autre caractéristique de l'invention,la source de gaz pulsatoire comburé est un pulso-réacteur qui fournit le gaz comburé à haute température, lequel sera réduit par un combustible introduit dans l'enceinte où débouche le flux pulsatoire provenant de ladite source.
L'invention a aussi pour objet un mode de réalisation comportant les particularités suivantes, prises isolément ou en combinaison : a/ L'enceinte de réaction comporte un dispositif ,d'introduction de comburant additionnel ; b/ Un dispositif d'allumage de la réaction est placé dans l'enceinte de réaction ; c/ Les arrivées de comburant sont utilisées pour refroidir les parois de la chambre de combustion pulsatoirej d/ Le combustible à gazéifier est distribué directe- mént dans le flux pulsatoire provenant de la source de flux pulsatoire, avant ou après l'orifice d'échappement des gaz dans l'enceinte de réaction ; e/ Tout ou partie du combustible à gazéifier est dis- tribué sur les parois chaudes de la tuyère d'échappement des gaz venant de la source pulsatoire dans l'enceinte de réaction ;
f/ L'orifice d'échappement de chaque source pulsatoi- re est prolongé par une trompe convergente-divergente, et le comburant et/ou le carburant additionnel est introduit par aspiration à travers ladite trompe ; g/ L'appareil est constitué par un tube entourant un ou plusieurs pulsoréacteurs disposés longitudinalement et séparés du tube et entre eux par des espaces où circule le
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comburant avant son utilisation soit dans. les pulso - réacteurs, soit dans la chambre de réaction.
De tels pulsoréacteurs, bien connus par ailleurs, comprennent essentiellement un clapet antiretour mécanique ou aérodynamique et une tuyère d'échappement, de part et d' autre d'une chambre de combustion proprement dite. Leur fonctionnement consiste en une suite automatique et régu- lière d'aspiration de carburant par le clapet, combustion à volume à peu près constant dans la chambre et.échappement à grande vitesse des gaz brûlés dans la tuyère, la fréquence étant en général de l'ordre de plusieurs dizaines par se- conde,
On a observé qu'au débouché d'une tuyère d'échappement de gaz animés d'un mouvement pulsatoire dans un tube ou une cavité de plus grande section se produit une turbulence considérable et un mélange excellent et instantané tant avec les gaz contenus dans le tube ou la cavité qu'avec tout corps suffisamment fluide ou divisé introduit sur. le tra- jet de l'échappement.
Comme précisé plus haut,on réalise l'introduction du combustible dans le tube ou la cavité en question, et même de préférence sur le trajet de l'échappement pulsatoire de gaz carbonique à haute température.
Il est déjà connu de réaliser des gazogènes au moyen de pulsoréacteurs, mais en introduisant le combustible dans la source de gaz pulsatoire ou chambre de combustion elle- même, en général simplement en augmentant Le débit 'du car- burant de la combustion très au-dessus de ce qui est, utile à celle-ci. Une telle réalisation diminue énormément ltam- plitude des variations de pression et l'énergie mécanique
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dégagée par l'appareil, qui devient en outre bien moins stable et plus difficile à régler. Suivant la présente invention,au contraire, dans le cas d'utilisation d'un pulso- réacteur,celui-ci conserve toute son énergie, laquelle provoque à l'extrémité de la tuyère d'échappement l'énorme turbulence désirée.
Cette turbulence, utilisée suivant l'invention, est si grande qu'elle permet de mettre en réaction, à cet endroit, une quantité nouvelle d'oxygène, atteignant même plusieurs fois celle qui a brûlé dans le pulsoréacteur, et la quanti- té additionnelle de carburant correspondant pour obtenir la composition de gaz désirée.
Ainsi,par rapport au précédent système non seulement le pulsoréacteur lui-même, n'ayant pas son fonctionnement troublé,est traversé par un débit bien plus élevé, mais en- core son meilleur= rendement en énergie permet d'intéres- ser à la réaction des débits de produits très supérieurs à ce-débit primaire. En effet, les combustions génératrices d'énergie du pulsoréacteur,n'étant pas amorties par un excès de carburant,conservent toute leur vivacité, ce qui permet à l'appareil d'aspirer une quantité d'oxygène maximum.
Les figures ci-après, données à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée,toute particularité tant des figures que de) leur description,faisant bien entendu partie de l'invention.
La Fig. 1 représente schématiquement en coupe longitu- dinale' un gazogène suivant l'invention ;
La Fig. 2 est une vue analogue d'un mode de réalisa- tion de ce gazogène ;
La Fig. 3 représente schématiquement en coupe longitu- dinale une autre variante de réalisation du gazogène, et
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La Fig. 4 est une vue analogue d'une troisième varian- te de réalisation.
Suivant la Fig. l, l'enceinte de réaction 1 comporte un orifice d'échappement 2, un orifice d'admission 3, une arrivée de combustible 4 et un dispositif d'allumage 5, qui est ici une bougie électrique reliée à une source de cou- rant électrique à haute tension, non représentée.
Le combustible qui est, par exemple, un liquide, provient d'un réservoir 6 et arrive en 4, par exemple par mise sous pression du réservoir 6, son débit étant réglé par un robinet ?.L'orifice de 4 doit-être à proximité de .l'orifice d'admission 3 dans l'enceinte 1.
L'orifice d'admission 3 est la tuyère d'échappement d'une source pulsatoire ou périodique de gaz. Ici, par exemple, ce gaz est de l'air atmosphérique refoulé en 8 par un compresseur, non représenté, dont le débit est interrom- pu périodiquement par une soupape 9 actionnée au moyen d'une came rotative 10. Il va de soi que tout autre moyen d'obte- nir un gaz pulsatoire conviendrait.
Le fonctionnement est le suivant : chaque pulsation d'échappement de l'air par l'orifice 3 provoque dans l'en- ceinte 1 une volute formée par l'enroulement des filets d'air sur eux-mêmes au contact de l'atmosphère de 1'enceinte/ Cette volute mélange intimement avec l'air une partie de ladite atmosphère et le combustible introduit par l'arrivée 4,la durée de ce mélange n'excédant pas la durée d'une des pulsations d'échappement.
La bougie 5 permet alors l'allumage de la réaction, laquelle, en général, dégage suffisamment de chaleur pour se produire d'elle-même après quelques secondes d'échauffe- ment de l'appareil.
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La fréquence des pulsations d'échappement par l'orifice 3 dépend des dimensions et du débit de l'appareil ; elle peut varier de une à cent par seconde selon que l'appareil est très important ou très petit.
Un mode de réalisation avantageux du gazogène dont les éléments principaux viennent d'être décrits brièvement, est représenté à la Fig. 2. Sur cette figure, on a montré un tube réfractaire calorifugé 11,fermé à une extrémité en 12 et relié par l'autre extrémité 13 à la tuyauterie d'uti- lisation 146
Il est separé en deux chambres 15 et 16 par une cloison transversale 17,laquelle forme support pour la tuyère d' échappement 18' du pulsoréacteur qui la traverse.Ltautre extrémité du pulsoréacteur,portée par les bras 19,comporte un clapet antiretour 20,qui permet à l'air introduit dans la chambre 15 par la tuyauterie 21 de pénétrer dans le pulso- réacteur, mais évite ou limite le refoulement hors de celui- ci lors des combustions.
Le carburant nécessaire à ces combustions arrive par l'injection 22 où il est refoulé par une pompe 23.
La seconde chambre 16 comporte une autre entrée d'air 24 qui pourrait être une simple dérivation de la tuyauterie 21, et une autre arrivée de combustible 25 alimentée par gravité à partir d'un réservoir, mais qui pourrait aussi être alimentée par la pompe 23.
La turbulence dans la chambre 16 fait qu'il suffit de prévoir l'arrivée 25 avec des orifices à pulvérisation médiocre ou même sans pulvérisation dahs le trajet des gaz d'échappement de la tuyère 18,
Le fonctionnement est le suivant : au démarrage, on peut fermer l'entrée d'air 24 au moyen de la vanne 26 et
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l'arrivée de (combustible 2 au moyen du robinet 27.
Le pulsoréacteur, alimenté en air par 21 et en carbu- rant par 22 dans les proportions convenables, démarre aussitôt si il-air est assez chaud et le carburant bien. pul- vérisé. Sinon on peut provoquer la première explosion au. moyen de la bougie électrique 28 alimentée en courant haute tension par un dispositif connu. On peut alors ouvrir la vanne 26 et le robinet 27. Le carburant introduit par 25 réduit d'abord à l'état d'oxyde de carbone le gaz carboni- que contenu dans les bouffées d'échappement issues de 18,et son excès réagit avez,.: l'air introduit en 24. L'ensemble se mélange très rapidement en un gaz homogène dont la com- position est déterminée uniquement par la température et les quantités relatives des constituants introduits,suivant les réactions d'équilibre entre ces constituants.
La tempé- rature finale peut se régler par action sur les températu- res de l'air envoyé en 21 et en 24. Pour éviter un échauffe- ment excessif des parois du pulsoréacteur, l'air envoyé en 21 sera toujours à température assez basse, sauf peut- être au moment du démarrage. De plus, les parois sont re- froidies extérieurement par les circulations de l'air venant de 21 et 24 autour du pulsoréacteur. Un supplément de re- froidissement peut être provoqué en envoyant au moins une partie du carburant destiné à la chambre 16 directement sur la paroi de la tuyère 18 au moyen de l'ajutage 29.
La turbulence dans la chambre 16 est si grande que le combustible envoyé en 25 peut être quelconque et peut être changé de nature même en cours de fonctionnement de l'appa- reil. De plus, les vibrations communiquées par le fonction- nement pulsatoire de l'échappement à la tuyauterie 25 sont
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suffisantes pour assurer un écoulement régulier de tous les combustibles pulvérisés.
Du fait de l'énergie développée par le pulsoréacteur, il règne dans la chambre 16 une pression légèrement supé- rieure à celle de la chambre 15 ; il est donc nécessaire,si l'appareil fonctionne au voisinage de la pression atmos- phérique, de forcer l'air arrivant en.24 au moyen dtun ventilateur. Le montage de la Fig. 3 permet d'éviter ce ventilateur.
L'appareil de la Fig. 3 est analogue au précédent et 'les mêmes repères correspondent aux mêmes organes. ici, la cloison transversale 17 a été supprimée et une trompe 30 adaptée pour l'écoulement pulsatoire est disposée en vis à vis de l'extrémité de la tuyère d'échappement 18.
Cette trompe a pour effet d'aspirer une grande quantité d'air autour du pulsoréacteur et évite donc tout retour de gaz brûlés à l'entrée de celui-ci, ce qui permet la suppres- sion de la cloison 17 de la Fig. 2 . Cependant, celle-ci pourrait être mise en place si l'on désirait pouvoir régler commodément les débits relatifs d'air aspirés par la trompe et par l'entrée d'air 20 du pulsoréacteur.
L'aspiration de la trompe permet, en outre, d'ali- menter l'ensemble par une seule source d'air, qui peut être éventuellement l'atmosphère, et améliore la récupé- ration en énergie de pression de l'énergie cinétique du pulsoréacteur. Pour fixer les idées, la pression dans la chambre d'échappement et de réaction 31 peut être supérieu- re de 2 à 3% à la pression d'admission par l'orifice 32 .
Cette pression est suffisante dans bien des cas pour assu- rer l'écoulement du.gaz produit dans un échangeur de chaleur
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ou dans un brûleur.
Une vanne de réglage sur l'arrivée 32 est prévue en 32a, Cette vanne peut suffire à régler les débits relatifs de vent aspiré par la trompe et par l'entrée dair 20 du pulsoréacteur. En effet, dans de très larges limites, le débit d'air aspiré en 20 par le pulsoréacteur dépend uni- quement de la quantité de carburant envoyée par 22 dans la chambre de combustion. Ainsi, cette quantité de carburant étant maintenue constante, lorsque l'on étrangle au moyen de la vanne 32a l'arrivée d'air 32, on diminue le débit aspiré par la trompe 30 sans diminuer sensiblement l'aspi- ration en 20.
De plus, l'aspiration de la trompe peut être utilisée pour faciliter l'introduction du combustible sur le trajet des gaz d'échappement : il suffit de placer l'orifice de 25'au voisinage de l'entrée de cette trompe, ou à l'inté- rieur de celle-ci au voisinage de son col. La dépression qui règne en ces points suffit à aspirer le carburant liquide ou pulvérulent d'un réservoir 33 placé un peu en dessous. Le même dispositif peut être utilisé pour intro- duire n'importe quelle substance utile à la réaction.
Enfin, une injection d'eau peut être effectuée soit sous forme de liquide, soit sous forme de vapeur. Cette injection peut se faire de la même manière que suivant les divers procédés déjà indiqués pour les injections de carburant dans l'enceinte de réaction.
Sur la Fig. 3 on a représenté en 34 une enveloppe destinée à refroidir un point délioat de l'appareil au moyen d'une chemise d'eau alimentée par un tube 35. Une conduite 36 amène ensuite cette eau, vaporisée ou non, au
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point désiré qui, par exemple, pourrait être situé dans le divergent 30. Cette eau injectée sera réduite par le carburant donnant naissance- à un gaz à l'eau.
Dans les cas des Fig. 2 et 3, on pourrait aussi bien utiliser à l'intérieur du tube 11 plusieurs pulsoréacteurs disposés en parallèle, de préférence alors à clapets aérodynamiques.
La Fig. 4 montre ainsi une telle variante du gazogène.
Le tube 11 contient deux pulsoréacteurs identiques et parallèles. Ces pulsoréacteurs sont du type à clapet aéro- dynamique, l'entrée d'air étant constituée, au lieu d'une soupape rappelée par ressort comme dans les Fig. 2 et 3, par un dispositif aérodynamique qui permet l'entrée dtair à l'intérieur de la chambre de combustion et limite le plus possible les refoulements hors de celle-ci. Un tel clapet est ici constitué par un simple tube 20a plus petit et plus court que la tuyère d'échappement 18 et ses dimensions les plus favorables peuvent être déterminées par des essais.
L'avantage d'un clapet aérodynamique est de per- mettre un fonctionnement correct de plusieurs pulsoréacteurs montés côte à côte ; on constate, en effet, avec des clapets mécaniques, qu'il est très difficile de régler ceux-ci de sorte que les pulsoréacteurs aient exactement la même fré- quence, ce qui fait que le fonctionnement introduit des battements et même des irrégularités de fonctionnement allant jusqu'à l'extinction de la combustion. Au contraire, les pulsoréacteurs équipés de clapets aérodynamiques se règlent d'eux-mêmes à la même fréquence malgré leurs faibles différences dûes aux tolérances de fabrication, et de plus ils tendent à se placer d'eux-mêmes en opposition de phase
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ce qui-régularise au mieux les flux d'aspiration de l'air et d'échappement des gaz.
Pour éviter que les gaz refoulés par les clapets aérodynamiques ne viennent se mélanger à l'air frais au voisinage de l'entrée d'air, on prolonge ces clapets par des tuyauteries de récupération, qui sont avantageusement constituées par des ajutages convergents - divergents 37, prolongés par des coudes 38. Les ajutages sont en vis à vis de l'entrée d'air 20a et à quelque distance afin de permettre l'entrée d'air frais par 20a. Les tuyauteries de récupération véhiculent des gaz brûlés et aussi une cer- .taine¯quantité d'air frais qui s'est introduit entre les bouffées de gaz brûlés.
Ces tuyauteries de récupération sont avantageusement prolongées jusqu'au voisinage de l'extrémité des tuyères d'échappement des pulsoréacteurs afin de réintroduire dans la réaction les gaz qu'elles contiennent.
On peut, de plus, les utiliser en y faisant déboucher l'arrivée de combustible 25. Par ce moyen on peut utiliser le flux qui circule dans les tuyauteries de récupération pour vaporiser ou diviser ce combustible et même pour réaliser l'initiation de diverses réactions, initiation de nature à accélérer les réactions ultérieures.
Au cas où l'installation ne comporterait pas de ven- tilateur de circulation des gaz, celle-ci étant uniquement provoquée par les échappements des pulsoréacteurs, le dé- marrage desdits pulsoréacteurs pourrait être facilement obtenu au moyen de petits conduits 39 amenant de l'air comprimé sous une pression de plusieurs hectopièzes jusque dans les chambres de combustion, par exemple à travers les
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clapets aérodynamiques 20a . Un robinet 40 permet d'arrê- ter l'air comprimé dès que le démarrage est obtenu.
Enfin, les chaleurs perdues à travers les parois du tube 11 peuvent être récupérées en faisant circuler les arrivées d'air frais dans une double paroi 41 autour du tube 11. Dans ce cas le calorifugeage du tube 11 peut être diminué ou supprimé, le tube étant réalisé simplement en métal.
Il est bien entendu que l'on pourra, sans sortir du cadre de l'invention , imaginer des variantes et perfec- tionnements de détail, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents, et il va de soi que l'invention n'est nullement limitée aux formes d'exécution décrites et représentées à simple titre d'exemples.
- REVENDICATIONS - la Un gazogène à flux pulsatoire caractérisé en ce qu'il comprend une source de gaz pulsatoire débouchant dans une enceinte de réaction ainsi que des moyens pour intro- duire dans cette enceinte au moins une substance capable de se combiner chimiquement avec ledit gaz, afin que cette substance brassée par le flux pulsatoire entre en combi- naison chimique, en particulier avec le gaz pulsatoire, pour obtenir un gaz combustible.
2. Un gazogène comme spécifié en 1, caractérisé en ce que la source de gaz pulsatoire fournit un gaz combu;.- rant et la substance introduite dans l'enceinte est un combustible, c'est à dire un réducteur.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.