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MEMOIRE DESCRIPTIF à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION " Dispositif pour préparer du gaz acétylène pour moteurs à combustion interne, installations de soudure, etc., l'eau étant introduite dans le récipient rempli de carbure et fermé extérieurement "
L'invention concerne un dispositif pour préparer du gaz acétylène dont on a besoin pour de nombreuses applications, en particulier pour l'éclairage pour faire marcher des moteurs, ainsi que pour le déooupage et la soudure.
Le dispositif conforme à l'invention permet de produire de grandes quantités de gaz acétylène pendant aussi longtemps qu'on veut et d'une façon toujours égale, pour que le gaz utilisé soit toujours frais, mais qu'il ne s'accumule, en cas d'interruption de l'utilisation, pas de grandes quantités de gaz acétylène qui, du fait qu'elles restent en repos, perdent une partie de leur efficacité avant d'être utilisées.
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En outre ce dispositif est construit de façon à pouvoir être monté facilement sur un véhicule, comme cela est nécessaire pour assurer le fonctionnement du moteur de ce véhicule. Des générateurs d'acétylène du type transportable sont utilisés aussi pour d'autres applications, par exemple dans l'armée, lorsqu'il s'agit de détruire par exemple des ponts en fer, ou bien dans les chemins de fer, lorsqu'il s'agit de déoouper les charpentes de wagon en cas d'accident survenu à un ou plusieurs trains, enfin pour les travaux de construction, en particulier pour souder de grosses pièces.
Il importe en outre que l'eau soit introduite dans le récipient, rempli de carbure et fermé extérieurement, de façon que les restes de carbure forment une poudre sensiblement sèche qui ne soit pas mouillée d'une façon exagérée et ne produise par conséquent pas de boue, comme c'est le cas pour les générateurs connus. En effet il est difficile de retirer la boue du générateur et il faut aussi des dispositifs particuliers, par exemple des fosses, pour déposer la boue. Au contraire, lorsque les restes de carbure forment une poudre sensiblement sèche, non seulement on peut les extraire facilement du gé. nérateur, mais aussi on peut les utiliser avantageusement, par exemple comme engrais ou pour la fabrication de briques.
Pour remplir toutes les conditions mentionnées cidessus et pour que l'on puisse produire continuellement de gran des quantités de gaz avec un générateur de petites dimensions et de faible poids, le récipient du générateur est relié alternativement, conformément à l'invention, à un dispositif d'apport du carbure et à un dispositif de vidange; en outre un couteau rotatif monté à l'intérieur du générateur agite la masse de carbure pendant le dégagement du gaz, tandis que l'eau nécessaire à ce dégagement est introduite dans le récipient au
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moyen d'un dispositif de refoulement, en quantité telle que le résidu ne puisse pas former de boue, ou bien elle est injectée sous une forte pression sous forme de pluie fine.
Un exemple de réalisation de l'invention est représenté dans les dessins annexés.
La fig. 1 est une ooupe transversale du générateur.
La fig. 2 en est une coupe longitudinale.
La fig. 3 est une ooupe transversale de la ohambre à mécanisme du générateur et de la pompe à eau.
La fig. 4 est une ooupe axiale verticale du dispositif d'entraînement de la pompe à eau.
La fig. 5 est une autre ooupe transversale de la chambre à mécanisme et du dispositif d'entraînement des couteaux agitateurs, ainsi que des chambres de dégagement du gaz.
Les fig. 6 et 7 sont des vues montrant le fonotionnement du dispositif éjecteur.
La fig. 8 est une coupe de la soupape de réglage et de la soupape de retenue.
La fig. 9 est une vue de face du générateur d'acétylène et de son moteur.
Le gaz acétylène est dégagé à l'intérieur du bâti cylindrique 1 dont les deux extrémités sont fermées hermétiquement, vers l'extérieur, par les couvercles 2 et 3. Dans le bâti 1 est monté à rotation un cylindre 4 à l'intérieur duquel se trouvent plusieurs cylindres générateurs 5. Ces cylindres sont montés entre le cylindre 4 et un cylindre intérieur 7.
Le cylindre 4 est fermé à ses deux extrémités par les plaques 10 et 11 qui servent de couvercle. Les pièces 4,5, 7 et 10 et 11 constituent un bloc. Aux endroits où les cylindres générateurs 5 sont en contact avec le cylindre 4, des fentes de remplissage 8 sont ménagées dans ces pièces, tandis qu'aux
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endroits où les cylindres générateurs 5 touchent le cylindre intérieur 7, se trouvent des fentes d'échappement 9.
Autour de la face extérieure du cylindre 4 est appliqué un ruban de feutre sans fin 6, qui passe, mais seulement à l'endroit le plus haut, où le oarbure est introduit de la fa- çon qui sera indiquée plus loin, sur un oanal de remplissage fixe 64 s'appliquant directement par ses bords inférieurs élargis 65 sur la face extérieure du cylindre 4. Le ruban de feutre 6 ferme les fentes de remplissage 8 à l'exception de oelle qui se trouve le plus haut à chaque instant et par laquelle du carbure frais arrivant par le canal de remplissage 64 tombe dans le cylindre correspondant 5, dans lequel le gaz se dégage.
Le cylindre intérieur 7 entoure un bâti fixe 12 qui est traversé par l'arbre 21 sur lequel est fixée la vis d'Archimède 75. Entre les bâtis 7 et 12 se trouve une couche de feutre 74. Cette couche comporte, au même endroit que le cylindre 12, des fentes de passage 72, 73. Ces fentes ne sont pas pratiquées toutefois dans le plan vertical médian du générateur; au oontraire, elles sont décalées d'environ 35 par rapport à ce plan, dans le sens opposé à celui de la rotation du cylindre 4, de sorte que les fentes d'échappement 9 des cylindres générateurs 5 passent devant les fentes mentionnées 73 et 72, pendant la rotation du cylindre 4 et des pièces connexes, avant que les fentes d'admission 8 de ces cylindres 5 ne permettent le remplissage de ces derniers au moyen de carbure frais près du bâti auxiliaire 64.
Pendant le remplissage il faut que la communication entre le cylindre générateur et la cavité intérieure du bâti 12 soit déjà fermée, comme cela est représenté dans la fig. 1.
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Le bâti 12 est solidaire du couvercle de fermeture 2.
La portée qui se trouve entre le bossage oentral 13 du couvercle rotatif 10 et le bâti fixe 12 est légèrement oonique.
Chaque cylindre 5 de dégagement du gaz contient une palette rotative 14 dont l'un des bords, qui est affûté en forme de lame tranohante, se déplace sur la paroi intérieure du cylindre correspondant 5, pour enlever les restes de oarbure qui pourraient y adhérer. Chaque palette 14 oomporte plusieurs dents semblables à des dents de peigne et dirigées vers l'axe de rotation de la palette. Les deux tourillons de chaque palette d'agitateur tournent dans des roulements à billes montés dans les couvercles 10 et 11. Les roulements à billes sont protégés par des presse-étoupes 15 contre toute souillure pouvant être produite par des parcelles de carbure.
Les palettes d'agitateur 14 et le cylindre 4, ainsi que toutes les pièces solidaires de ce cylindre, sont entrainés par un engrenage monté dans la cavité 16 du bâti entre les deux couvercles 3 et 11.
A cet effet, un arbre creux 17 est monté à rotation libre sur l'une des extrémités de l'arbre 21, celle qui traverse le couvercle 3 ; cet arbre traverse un presse-étoupe et porte une oouronne dentée à l'intérieur du couvercle 3. Cette couronne dentée engrène directement avec la roue dentée 18, montée à rotation libre sur un axe fixé au couvercle 3, et solidaire de la roue plane 19. Cette dernière fait tourner la roue dentée ,20, qui est solidaire de l'arbre 21. Le rapport de transmission de l'engrenage qui vient d'être décrit est tel que l'arbre 21 ne fasse que 80 tours par minute, lorsque l'arbre creux 17 fait 300 tours pendant le même temps.
L'arbre 21 porte en outre la roue dentée 22, avec laquelle engrènent plusieurs roues planes 23, une pour chacun des
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cinq cylindres générateurs 5. Chacune de ces roues 23 est solidaire du tourillon de la palette d'agitateur 14 montée dans le cylindre oorrespondant servant de cylindre générateur, de sorte que cette palette fait environ 100 tours par minute et que le carbure de calcium qui se trouve dans les chambres génératrices 5 est bien agité.
Pour que l'engrenage cité puisse faire tourner aussi le cylindre 4 et les pièces qui en sont solidaires, le cylindre 4 entoure le couvercle 11 sur une longueur relativement grande.
Sur le bord libre de cette partie saillante du cylindre se trouve la denture intérieure 24. A portée de cette denture se trouve une roue dentée 25 qui n'a qu'une seule dent, de sorte que le cylindre 4 ne tourne que d'un très petit angle à chaque tour de cette roue dentée. Celle-ci est montée folle sur un axe 25' fixé sur la face intérieure du couvercle 3. Sur le bossage central, en forme d'arbre creux, de la roue dentée 25 est fixé le roohet 26 dans lequel s'engage le aliquet 27, qui est monté à l'extrémité libre d'un levier 28 oscillant autour de l'axe 25'.
Un bras latéral de ce dernier levier se trouve à portée du plateau-came 29 fixé sur l'arbre 21, de façon que le rochet 26 avanoe d'une dent à chaque tour de cet arbre, et que le cylindre, ainsi que toutes les pièces qui en sont solidaires, n'avanoent que très peu à chaque tour de cette dernière roue dentée. Ce dispositif d'entraînement est construit de façon que le cylindre 4 ait besoin de 10 minutes pour faire un tour oomplet.
L'eau nécessaire à la décomposition du carbure pour assurer le dégagement du gaz acétylène est aspirée dans un réservoir d'eau, au moyen d'un tuyau fixe ou souple, à travers une soupape d'aspiration, par la pompe 41 (fig. 3 et 4), puis introduite à travers la soupape de refoulement 44 et au moyen
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du tuyau de refoulement 45 par la tubulure 35 (fig. 2) dans une perforation du couvercle 2 du bâti.
Au sortir de cette perforation l'eau entre dans la perforation 31, pratiquée dans le bossage central 13 du couvercle rotatif 10, puis dans le tronçon de conduite 30 ménagé dans le support conique du bâti 12. Au. sortir du tronçon de conduite 30 l'eau sous pression arrive, par la conduite 36 solidaire du bossage central 13 du couvercle 10, aux ajutages de pulvérisation 40, qui sont montés un pour chaque cylindre générateur 5 et qui s'engagent chacun dans l'un de ces cylindres, dans le sens de l'axe de ce dernier. La disposition générale est telle que l'eau refoulée sous pression par la pompe soit injectée, finement pulvérisée, dans l'un des cylindres générateurs 5, chaque fois que ce cylindre a été rempli de carbure, pendant une rotation d'environ 60 du oylindre 4.
On peut faire varier la course de la pompe à eau 41 à l'aide de la coulisse d'entraînement de son piston. Le tourillon d'entraînement de la pompe à eau 41 est fixé à la roue dentée 42, que l'arbre 21 fait tourner au moyen de la roue dentée 43.
Pour que la chaleur dégagée par la production du gaz acétylène puisse être sûrement évacuée, les cylindres générateurs 5 sont refroidis. A cet effet, de l'eau fraîche, assurant le refroidissement, est introduite, d'une façon analogue à celle qui a été décrite plus haut pour l'eau fournie par la pompe 41, au moyen de perforations pratiquées en partie dans le bossage central 13 et en partie dans le bâti 12, à l'endroit où il entoure ce bossage, par les perforations 33 dans les cavités 32 qui se trouvent à l'intérieur du cylindre 4 entre les cylindres générateurs 5.
L'eau chauffée sort de ces cavités 32 par les perforations 34, puis elle retourne dans le réservoir
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d'eau, ou bien elle est envoyée dans un réfrigérant, par un conduit d'écoulement, non représenté, ménagé dans le couvercle 2 du bâti.
Les ajutages de pulvérisation 40 traversant les tourillons du couteau 14, sans participer toutefois à la rotation de ce dernier.
Le carbure est introduit dans les cylindres générateurs 5 à l'aide du bâti de charge 47, dans la partie supérieure duquel un robinet d'arrêt 48 est monté à rotation au moyen de l'arbre 50. Pour que le robinet 48 puisse être parfaitement supporté dans le bâti de charge 47, ce robinet est entouré par une douille en acier 49 dans laquelle des évidements sont ménagés pour le passage du carbure.
A l'extrémité libre de l'arbre 50 est-fixée la roue oonique 51, qui engrène avec la roue conique 52 fixée sur l'arbre 53. La rotation de l'arbre 53 a lieu au moyen d'une roue 55 fixée à l'extrémité inférieure de cet arbre et engrenant avec un segment denté 56. Ce segment est fixé sur le bossage central, déjà mentionné, de la roue dentée 25. Le rapport de transmission est tel que, chaque fois qu'un cylindre générateur 5 préalablement vidé vient se plaoer sous le canal de remplissage 4 et sous le bâti de charge 47 qui se trouve au-dessus, le robinet 48 soit fermé momentanément et s'ouvre chaque fois après le passage de la quantité de carbure dosée et contenue dans le bâti de charge, et après la fermeture de la fente de remplissage 8.
Au lieu de cela, la disposition peut aussi être telle que le robinet 48 puisse servir à mesurer la quantité de carbure nécessaire pour une opération de dégagement du gaz et remplace le bâti de charge 47.
Au-dessous du robinet 48 et dans le bâti d'apport 47 se trouve une tôle direotrice 58 montée oscillante autour de
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l'axe 59. Sur ses deux faces la tôle directrice 58 porte des parois latérales 60 dans lesquelles sont pratiquées des fentes 61. Dans ces dernières s'engage la tige de réglage 62, qui est portée par la tige de réglage 63. Cette dernière est guidée dans une partie saillante du bâti 47. A son extrémité libre elle porte une tête 68 sur laquelle s'applique un ressort 65.
Ce dernier repousse la tige 63 vers l'extérieur, ce qui fait basculer la tôle directrice 58 pour l'amener à sa position la plus basse. La tête 68 s'applique sur un excentrique 66 fixé sur l'arbre 53 mentionné plus haut. Cet excentrique fait monter et descendre la tôle directrice 58 une fois à chaque tour de l'arbre 53. La tôle directrice 58 monte chaque fois que la fente de remplissage 8 d'une chambre génératrice 5 se trouve sous le oanal de remplissage 64.
Pour faire arriver-le carbure dans le oanal de remplissage 64, un canal 67 est laissé libre près de la bande de feutre 6 dans le sens de l'axe du oanal de remplissage 64. Rien n'empêche- naturellement de ménager aussi un oanal correspondant . de l'autre côté de la bande de feutre 6 et par conséquent de faire en sorte qu'il y ait, au lieu d'une seule tôle directrice oblique 58, deux parois montées en forme de coin l'une par rapport à l'autre et envoyant le carbure tombant du robinet 48 par moitié'sur l'une des faces dans l'un des canaux 67, et par moitié, par le canal correspondant ménagé sur la face opposée, dans le oanal de remplissage 64 et de là dans le oylindre de dégagement du gaz.
La disposition d'ensemble est telle que le robinet de remplissage 48 ne soit fermé momentanément que lorsqu'une ouverture de remplissage 8 du cylindre 4 se trouve sous le canal de remplissage 64. Comme le cylindre 4 fait un tour en 10 minutes et comme il y a cinq cylindres générateurs, une
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nouvelle charge d'un cylindre générateur a lieu toutes les deux minutes. La quantité de carbure introduite dans ce cylindre peut alors dégager du gaz acétylène pendant dix minutes.
Comme ce gaz est dégagé dans plusieurs cylindres à chaque instant, il peut être extrait du générateur décrit en courant parfaitement uniforme.
La quantité d'eau nécessaire pour utiliser complètement la charge de carbure d'un cylindre générateur 5 est refoulée dans ce cylindre après avoir été divisée assez finement pour que la durée d'injection s'étende à peu près jusqu'à 1/5 de tour du cylindre 4 et dure par conséquent deux minutes environ. Le carbure est mélangé au moyen des palettes 14 avec l'eau qui a été injectée, ce mélange étant tel que toutes les parties du carbure interviennent uniformément dans le dégagement de gaz et que l'hydrate de chaux restant se présente sous forme d'une poudre sensiblement sèche.
Cette poudre est éliminée au moyen du bâti 12 et de la vis d'Archimède 75, solidaire de l'arbre 21, qui la fait tourner à l'intérieur du bâti 12. Chaque fois que l'une des ouvertures d'échappement 9 d'un cylindre générateur 5 passe devant la fente 72, 73 pratiquée dans le bâti 12 et dans l'anneau de feutre 74 qui entoure ce bâti, l'hydrate de chaux formé dans ce cylindre générateur 5 est transporté de ce cylindre dans le cylindre 12, de façon à venir à portée de la vis d'Archimède 75 qui, en tournant, le transporte à l'extrémité ouverte du bâti 12.
L'hydrate de chaux tombe ensuite dans la cuve de vidange 84 (fig. 6 et 7), qui est ménagée à l'intérieur d'un bâti auxiliaire 76. Ce bâti est vissé sur la face extérieure du cou- vercle 2. A l'extrémité inférieure de cette cuve de vidange 84 se trouve une soupape de 'fermeture 87 qui est maintenue fermée
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par un ou plusieurs ressorts et qui ferme vers l'extérieur la cavité intérieure du bâti 12, ainsi que la ouve de vidange 84, pour qu'aucun gaz acétylène ne puisse s'échapper en pure perte.
Pour ouvrir la, soupape 87, lorsqu'une quantité suffisante d'hydrate de chaux s'est accumulée dans la ouve de remplissage 84, on pourrait faire monter et descendre un piston dans cette cuve. Au lieu de cela l'appareil comporte le dispositif suivant :
Les parois latérales opposées de la ouve de remplissage 84 comportent des évidements 85 dans lesquels s'engagent les segments éjeoteurs 82, qui s'appuient sur deux chevilles se trouvant à l'extérieur de la ouve 84. Ces chevilles traversent la cloison 77 ménagée dans le bâti 76 et qui leur sert de support, et il porte des segments de couronne dentée 81.de chaque côté de cette cloison. Ces deux segments 81 engrènent entre eux, de sorte qu'ils effeotuent toujours des mouvements alternatifs opposés. Une roue dentée 80 engrène avec chacun des deux segments 81.
Un segment semi-circulaire de couronne dentée 79 est fixé entre les deux roues dentées 80, sur l'extrémité libre de l'arbre 21, de façon à engrener, pendant la rotation de l'arbre 21, alternativement avec l'une et avec l'autre des deux roues dentées. Ceci a pour résultat que les roues dentées 80, ainsi que les segments de oouronne dentée 81 et les segments éjeoteurs 85 qui en sont solidaires effectuent alternativement un mouvement de va--et-vient et que ohaque fois qu'ils s'engagent dans la cuve de vidange 84 et ren- oontrent les restes de carbure qui s'y sont accumulés, les segments 85 repoussent ces restes de carbure vers le bas, de façon que la soupape 87 s'ouvre et laisse sortir une certaine quantité d'hydrate de chaux.
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Le gaz acétylène formé se dégage par les fentes 8 et à travers le ruban de feutre 6 qui les recouvre, pour entrer dans la ohambre annulaire ménagée entre les cylindres 1 et 4, ohambre d'où il passe dans les robinets de prélèvement 89, qui sont montés sur une plaque latérale 88 servant de couverole. La pression du gaz produit peut aussi être mesurée sur le couvercle de prélèvement au moyen du manomètre 91. Pendant leur passage à travers le ruban de feutre 6 les gaz sont purifiés et les parcelles de carbure entraînées sont notamment retenues. Les impuretés entraînées par le ruban de feutre 6 sont enlevées par le racloir 70 monté près du canal de remplissage 64 et envoyées dans ce dernier canal, au sortir duquel ces parcelles entrent d'abord dans l'un des cylindres générateurs 5, puis dans le bâti de vidange 12.
L'eau entrainée par le gaz se dépose sur la face intérieure du bâti 1 et coule dans le récipient collecteur 92. d'où elle est extraite par le robinet 95 et évacuée hors du générateur.
Les pièces mobiles du générateur d'acétylène sont actionnées de préférence au moyen d'un moteur à combustion interne fonctionnant au moyen du gaz acétylène produit et pouvant être mis en marche au moment voulu à l'aide du gaz restant dans le générateur après que le fonctionnement a été arrêté.
Ce moteur à combustion interne peut être un moteur à deux temps ou à quatre temps. Lorsqu'il s'agit de moteurs à deux temps le gaz acétylène est introduit dans le carter de la manivelle, des perforations étant pratiquées dans le vilebrequin pour commander l'entrée du gaz. Toutefois, pour les moteurs à deux temps, on peut aussi refouler le combustible directement dans le cylindre moteur au moyen d'un compresseur
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96, comme cela est nécessaire pour les moteurs à quatre temps.
Il convient dans chaque cas de régler la quantité de gaz qu'il s'agit d'envoyer au moteur, ce réglage étant effectué au moyen d'une soupape à surpression 97 reliée au compresseur et dont on peut faire varier la tension du ressort. Cette soupape ren- voie dans le générateur la quantité de gaz fournie en excès par suite d'une trop grande augmentation de la pression du gaz dans le générateur.
Il faut veiller dans chaque cas à ce qu'un mélange de gaz acétylène et d'air s'enflamme spontanément déjà sous une surpression de 3 kg. Lorsque le gaz est envoyé directement dans le cylindre moteur au moyen d'un compresseur, on peut toutefois utiliser des pressions de compression beaucoup plus hautes. Dans ce cas on refoule le gaz de façon qu'il ne soit capable de s'enflammer qu'au moment voulu pour l'inflammation, de façon à éviter des allumages prématurés.
La puissance et la vitesse du moteur peuvent être ré- glées de différentes façons. Le mode de réglage suivant est particulièrement avantageux : A cet effet, une soupape de réglage 28 représentée dans la fig. 8 et combinée avec la soupape de retenue 99, dans un bâti commun 100, est montée dans la conduite de gaz allant du compresseur au cylindre du moteur. La tige de guidage 101 de la soupape de réglage 98 passe à travers un évidement mé- nagé dans la tige de guidage de la soupape de retenue 99. Des ressorts de pression 102 et 103 tendent à maintenir les deux soupapes dans la position de fermeture. On peut ouvrir la sou- pape de réglage 98, en surmontant la pression du ressort 102, par une traction exeroée sur sa tige de guidage 101.
A cet effet un câble est fixé à l'extrémité libre de cette tige et relié au levier de réglage du dispositif régulateur servant à
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régler l'entrée de l'air de combustion dans le moteur. Ce dispositif régulateur, qui est par exemple un dispositif à étranglement, peut être actionné à la main ou automatiquement, de façon connue, par un régulateur. Les largeurs d'ouverture du dispositif d'étranglement de l'air et de la soupape 98 de réglage du gaz doivent être telles que l'on obtienne dans le moteur un mélange d'air et de gaz plus ou moins riche, suivant la puissance dont on a besoin, mais inflammable en tout cas.
Ceci permet de régler la vitesse de marche du moteur dans de très grandes limites.
La disposition peut notamment être telle que l'on obtienne un mélange inflammable peu riche lorsque le moteur tourne lentement, et un mélange riche lorsque le moteur tourne vite.
Le moteur 94 servant à faire fonctionner le générateur peut être très petit. On prendra de préférence un moteur tournant aussi rapidement que possible, et l'on montera en oonséquence entre ce moteur et l'arbre d'entraînement 21 du générateur une démultiplication logée à l'intérieur du bâti 95.
Il convient en outre de monter entre l'arbre du moteur et l'arbre d'entraînement du générateur un accouplement qui soit toujours aotionné à l'aide d'un piston de commande actionné par le gaz acétylène produit, en surmontant l'action d'un ressort agissant sur ce piston, lorsque la pression du gaz dans le générateur dépasse une valeur déterminée. De cette façon le générateur est toujours arrêté lorsque le gaz produit n'est pas utilisé et reste au contraire dans le générateur dont la pression augmente, tandis qu'inversement le générateur est remis en marche automatiquement dès que la pression du gaz baisse dans le générateur par suite d'une reprise de la consommation.
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On peut d'ailleurs renverser la disposition représentée dans les dessins de façon que l'arrivée du carbure se fasse au centre de la couronne de chambres génératrices 5 et que la vidange de celles-ci ait lieu à la partie inférieure de cette couronne.
En outre pour qu'on puisse n'utiliser qu'une seule fente au lieu de deux dans les chambres génératrices 5, on pourrait aussi monter le dispositif de remplissage 47, conforme à l'exemple représenté, dans la partie supérieure et le dispositif de vidange dans la partie inférieure de l'enveloppe extérieure 4; il est vrai que dans ce cas le remplissage et la vidange ne seraient séparés que par une demi-révolution de la couronne de chambres génératrices 5. Au lieu de se trouver sur le pourtour extérieur, les dispositifs de remplissage et de vidange pourraient aussi se trouver à l'intérieur de la couronne de chambres génératrices 5, c'est-à-dire être disposés à l'endroit où le dispositif de vidange se trouve seul dans l'exemple représenté.
Dans ce cas les cylindres qui servent à assurer le remplissage et la vidange des chambres génératrioes ont un diamètre qui n'est que la moitié de celui des cylindres 7. Dans ces conditions le remplissage d'une chambre génératrice aurait lieu chaque fois que cette chambre se trouve dans sa position la plus basse, et la vidange aurait lieu chaque fois que la chambre génératrice en question se trouve dans sa position la plus haute.
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DESCRIPTIVE MEMORY in support of a request for
PATENT OF INVENTION "Device for preparing acetylene gas for internal combustion engines, welding installations, etc., the water being introduced into the container filled with carbide and closed on the outside"
The invention relates to a device for preparing acetylene gas which is needed for many applications, in particular for lighting for running motors, as well as for cutting and welding.
The device according to the invention makes it possible to produce large quantities of acetylene gas for as long as desired and always evenly, so that the gas used is always fresh, but that it does not accumulate, in in the event of discontinuation of use, no large quantities of acetylene gas which, because they remain at rest, lose part of their effectiveness before being used.
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Furthermore, this device is constructed in such a way that it can be easily mounted on a vehicle, as is necessary to ensure the operation of the engine of this vehicle. Transportable type acetylene generators are also used for other applications, for example in the army, when it comes to destroying for example iron bridges, or in railways, when This involves removing the car frames in the event of an accident to one or more trains, and finally for construction work, in particular for welding large parts.
It is further important that the water be introduced into the container, filled with carbide and closed on the outside, so that the carbide residues form a substantially dry powder which is not excessively wetted and therefore does not produce mud, as is the case with known generators. In fact, it is difficult to remove the mud from the generator and special devices are also required, for example pits, to deposit the mud. On the contrary, when the remains of carbide form a substantially dry powder, not only can they be easily extracted from the ge. generator, but also can be used advantageously, for example as fertilizer or for the manufacture of bricks.
In order to fulfill all the conditions mentioned above and in order to be able to continuously produce large quantities of gas with a generator of small dimensions and light weight, the container of the generator is alternately connected, in accordance with the invention, to a device. carbide supply and a drain device; furthermore, a rotary knife mounted inside the generator agitates the mass of carbide during the release of gas, while the water necessary for this release is introduced into the container at the
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by means of a delivery device, in an amount such that the residue cannot form sludge, or else it is injected under high pressure in the form of fine rain.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings.
Fig. 1 is a cross section of the generator.
Fig. 2 is a longitudinal section.
Fig. 3 is a cross section of the mechanism ohambre of the generator and of the water pump.
Fig. 4 is a vertical axial ooupe of the drive device of the water pump.
Fig. 5 is another cross section of the mechanism chamber and of the agitator knife drive device, as well as of the gas evacuation chambers.
Figs. 6 and 7 are views showing the function of the ejector device.
Fig. 8 is a section through the control valve and the check valve.
Fig. 9 is a front view of the acetylene generator and its motor.
The acetylene gas is released inside the cylindrical frame 1, the two ends of which are hermetically closed, towards the outside, by the covers 2 and 3. In the frame 1 is mounted to rotate a cylinder 4 inside which is find several generator cylinders 5. These cylinders are mounted between cylinder 4 and an inner cylinder 7.
The cylinder 4 is closed at its two ends by the plates 10 and 11 which serve as a cover. Pieces 4, 5, 7 and 10 and 11 constitute a block. At the places where the generator cylinders 5 are in contact with the cylinder 4, filling slots 8 are made in these parts, while at
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where the generator cylinders 5 touch the inner cylinder 7, there are exhaust slots 9.
Around the outer face of the cylinder 4 is applied an endless felt tape 6, which passes, but only at the highest point, where the oarbure is introduced in the manner which will be indicated later, on an oanal. fixed filling 64 applying directly by its widened lower edges 65 on the outer face of the cylinder 4. The felt tape 6 closes the filling slots 8 with the exception of that which is highest at all times and by which fresh carbide arriving through the filling channel 64 falls into the corresponding cylinder 5, in which the gas is evolved.
The inner cylinder 7 surrounds a fixed frame 12 which is crossed by the shaft 21 on which the Archimedean screw 75 is fixed. Between the frames 7 and 12 is a layer of felt 74. This layer comprises, in the same place as the cylinder 12, passage slots 72, 73. These slots are not, however, made in the vertical median plane of the generator; on the contrary, they are offset by approximately 35 with respect to this plane, in the direction opposite to that of the rotation of the cylinder 4, so that the exhaust slots 9 of the generator cylinders 5 pass in front of the mentioned slots 73 and 72 , during the rotation of the cylinder 4 and related parts, before the intake slots 8 of these cylinders 5 allow the latter to be filled with fresh carbide near the auxiliary frame 64.
During filling, the communication between the generator cylinder and the internal cavity of the frame 12 must already be closed, as shown in fig. 1.
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The frame 12 is integral with the closing cover 2.
The range which is between the oentral boss 13 of the rotary cover 10 and the fixed frame 12 is slightly oonic.
Each gas release cylinder 5 contains a rotating vane 14, one of the edges of which, which is sharpened in the form of a tranoant blade, moves on the inner wall of the corresponding cylinder 5, to remove the remains of oarbure which might adhere to it. Each pallet 14 has several teeth similar to comb teeth and directed towards the axis of rotation of the pallet. The two journals of each agitator vane rotate in ball bearings mounted in the covers 10 and 11. The ball bearings are protected by stuffing boxes 15 against any contamination which may be produced by carbide particles.
The agitator vanes 14 and the cylinder 4, as well as all the parts integral with this cylinder, are driven by a gear mounted in the cavity 16 of the frame between the two covers 3 and 11.
For this purpose, a hollow shaft 17 is mounted for free rotation on one of the ends of the shaft 21, that which passes through the cover 3; this shaft passes through a stuffing box and carries a toothed crown inside the cover 3. This toothed ring meshes directly with the toothed wheel 18, mounted for free rotation on an axis fixed to the cover 3, and integral with the flat wheel 19 The latter rotates the toothed wheel, 20, which is integral with the shaft 21. The transmission ratio of the gear which has just been described is such that the shaft 21 makes only 80 revolutions per minute, when the hollow shaft 17 makes 300 revolutions during the same time.
The shaft 21 also carries the toothed wheel 22, with which several planar wheels 23 mesh, one for each of the
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five generator cylinders 5. Each of these wheels 23 is integral with the journal of the agitator pallet 14 mounted in the corresponding cylinder serving as generator cylinder, so that this pallet makes about 100 revolutions per minute and that the calcium carbide which is found in generator chambers 5 is well shaken.
So that the mentioned gear can also rotate the cylinder 4 and the parts which are integral with it, the cylinder 4 surrounds the cover 11 over a relatively long length.
On the free edge of this protruding part of the cylinder is the internal toothing 24. Within reach of this toothing is a toothed wheel 25 which has only one tooth, so that the cylinder 4 only rotates by one. very small angle at each turn of this cogwheel. This is mounted loose on an axis 25 'fixed to the inner face of the cover 3. On the central boss, in the form of a hollow shaft, of the toothed wheel 25 is fixed the roohet 26 in which the aliquet 27 engages. , which is mounted at the free end of a lever 28 oscillating about the axis 25 '.
A lateral arm of the latter lever is within reach of the cam plate 29 fixed on the shaft 21, so that the ratchet 26 advances by one tooth at each revolution of this shaft, and that the cylinder, as well as all the parts which are integral with it, hardly swell at each turn of this last toothed wheel. This driving device is constructed so that cylinder 4 needs 10 minutes to complete one revolution.
The water necessary for the decomposition of the carbide to ensure the release of acetylene gas is sucked into a water tank, by means of a fixed or flexible pipe, through a suction valve, by the pump 41 (fig. 3 and 4), then introduced through the discharge valve 44 and by means
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of the delivery pipe 45 through the tubing 35 (FIG. 2) in a perforation in the cover 2 of the frame.
On leaving this perforation, the water enters the perforation 31, made in the central boss 13 of the rotary cover 10, then in the pipe section 30 formed in the conical support of the frame 12. Au. out of the pipe section 30 the pressurized water arrives, through the pipe 36 integral with the central boss 13 of the cover 10, the spray nozzles 40, which are mounted one for each generator cylinder 5 and which each engage in the one of these cylinders, in the direction of the axis of the latter. The general arrangement is such that the water delivered under pressure by the pump is injected, finely atomized, into one of the generator cylinders 5, each time this cylinder has been filled with carbide, during a rotation of about 60 of the cylinder. 4.
The stroke of the water pump 41 can be varied using the drive slide of its piston. The drive journal of the water pump 41 is fixed to the toothed wheel 42, which the shaft 21 rotates by means of the toothed wheel 43.
So that the heat given off by the production of acetylene gas can be safely removed, the generator cylinders 5 are cooled. To this end, fresh water, ensuring cooling, is introduced, in a manner analogous to that which has been described above for the water supplied by the pump 41, by means of perforations made partly in the boss. central 13 and partly in the frame 12, where it surrounds this boss, through the perforations 33 in the cavities 32 which are located inside the cylinder 4 between the generator cylinders 5.
The heated water leaves these cavities 32 through the perforations 34, then it returns to the tank
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of water, or else it is sent into a condenser, via a flow duct, not shown, provided in the cover 2 of the frame.
The spray nozzles 40 passing through the journals of the knife 14, without however participating in the rotation of the latter.
The carbide is introduced into the generating cylinders 5 with the aid of the load frame 47, in the upper part of which a stopcock 48 is mounted for rotation by means of the shaft 50. So that the valve 48 can be perfectly supported in the load frame 47, this valve is surrounded by a steel sleeve 49 in which recesses are made for the passage of the carbide.
At the free end of the shaft 50 is fixed the oonic wheel 51, which meshes with the bevel wheel 52 fixed on the shaft 53. The rotation of the shaft 53 takes place by means of a wheel 55 fixed to the lower end of this shaft and meshing with a toothed segment 56. This segment is fixed to the central boss, already mentioned, of the toothed wheel 25. The transmission ratio is such that, each time a generator cylinder 5 previously emptied is placed under the filling channel 4 and under the load frame 47 which is located above, the valve 48 is closed momentarily and opens each time after the passage of the quantity of carbide metered and contained in the frame load, and after closing the filling slot 8.
Instead, the arrangement can also be such that valve 48 can be used to measure the amount of carbide needed for a gas release operation and replace load frame 47.
Below the valve 48 and in the intake frame 47 is a directing plate 58 mounted oscillating around
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the axis 59. On its two faces, the guide plate 58 carries side walls 60 in which slots 61 are made. In the latter, the adjustment rod 62 engages, which is carried by the adjustment rod 63. The latter is guided in a projecting part of the frame 47. At its free end it carries a head 68 on which a spring 65 is applied.
The latter pushes the rod 63 outwards, which causes the guide plate 58 to tilt to bring it to its lowest position. The head 68 is applied to an eccentric 66 fixed to the shaft 53 mentioned above. This eccentric causes the guide plate 58 to rise and fall once for each revolution of the shaft 53. The guide plate 58 rises each time the filling slot 8 of a generator chamber 5 is located under the filling channel 64.
In order to bring the carbide into the filling channel 64, a channel 67 is left free near the felt strip 6 in the direction of the axis of the filling channel 64. There is naturally nothing to prevent a channel from being also provided. corresponding. on the other side of the felt strip 6 and therefore to ensure that there are, instead of a single oblique guide plate 58, two walls mounted in a wedge shape with respect to the other and sending the carbide falling from the tap 48 in half on one side in one of the channels 67, and in half, through the corresponding channel on the opposite side, into the filling channel 64 and thence into gas release cylinder.
The overall arrangement is such that the filling valve 48 is closed momentarily only when a filling opening 8 of the cylinder 4 is under the filling channel 64. As the cylinder 4 makes one revolution in 10 minutes and as it there are five generator cylinders, one
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new charging of a generator cylinder takes place every two minutes. The quantity of carbide introduced into this cylinder can then release acetylene gas for ten minutes.
As this gas is given off in several cylinders at any time, it can be extracted from the generator described in a perfectly uniform current.
The amount of water necessary to fully utilize the carbide charge of a generator cylinder 5 is discharged into this cylinder after being divided finely enough so that the injection time extends to approximately 1/5 of turn of cylinder 4 and therefore lasts about two minutes. The carbide is mixed by means of the vanes 14 with the water which has been injected, this mixture being such that all the parts of the carbide participate uniformly in the evolution of gas and that the hydrate of lime remaining is in the form of a substantially dry powder.
This powder is eliminated by means of the frame 12 and of the Archimedes screw 75, integral with the shaft 21, which causes it to rotate inside the frame 12. Each time one of the exhaust openings 9 d 'a generator cylinder 5 passes in front of the slot 72, 73 made in the frame 12 and in the felt ring 74 which surrounds this frame, the hydrate of lime formed in this generator cylinder 5 is transported from this cylinder into the cylinder 12 , so as to come within reach of the Archimedean screw 75 which, by turning, transports it to the open end of the frame 12.
The lime hydrate then falls into the drain tank 84 (fig. 6 and 7), which is provided inside an auxiliary frame 76. This frame is screwed onto the outer face of the cover 2. A the lower end of this drain tank 84 is a shut-off valve 87 which is kept closed
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by one or more springs and which closes towards the outside the interior cavity of the frame 12, as well as the drain opening 84, so that no acetylene gas can escape in pure loss.
To open the valve 87, when a sufficient quantity of hydrate of lime has accumulated in the filling opening 84, a piston could be moved up and down in this tank. Instead the device has the following device:
The opposite side walls of the filling valve 84 have recesses 85 in which the ejeotor segments 82 engage, which rest on two pins located on the outside of the opening 84. These pins pass through the partition 77 formed in the wall. the frame 76 and which serves as their support, and it carries toothed ring segments 81.de on each side of this partition. These two segments 81 mesh with each other, so that they always perform opposite reciprocating movements. A toothed wheel 80 meshes with each of the two segments 81.
A semicircular segment of a toothed ring 79 is fixed between the two toothed wheels 80, on the free end of the shaft 21, so as to mesh, during the rotation of the shaft 21, alternately with one and with the other of the two cogwheels. This results in the toothed wheels 80, as well as the toothed crown segments 81 and the ejeotor segments 85 which are integral with them, alternately perform a reciprocating movement and that each time they engage in the drain tank 84 and meet the carbide residues that have accumulated there, the segments 85 push these carbide residues downwards, so that the valve 87 opens and lets out a certain quantity of hydrate. lime.
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The acetylene gas formed is released through the slits 8 and through the felt tape 6 which covers them, to enter the annular chamber formed between the cylinders 1 and 4, from which it passes into the sampling taps 89, which are mounted on a side plate 88 serving as a cover. The pressure of the gas produced can also be measured on the sampling cover by means of the manometer 91. During their passage through the felt tape 6, the gases are purified and the particles of carbide entrained are in particular retained. The impurities entrained by the felt tape 6 are removed by the scraper 70 mounted near the filling channel 64 and sent into the latter channel, at the outlet of which these parcels first enter one of the generating cylinders 5, then into the drain frame 12.
The water entrained by the gas is deposited on the inner face of the frame 1 and flows into the collecting container 92, from where it is extracted by the tap 95 and discharged out of the generator.
The moving parts of the acetylene generator are preferably operated by means of an internal combustion engine which operates with the acetylene gas produced and which can be started at the desired time using the gas remaining in the generator after the operation has been stopped.
This internal combustion engine can be a two-stroke or a four-stroke engine. In the case of two-stroke engines, acetylene gas is introduced into the crank case, perforations being made in the crankshaft to control the entry of the gas. However, for two-stroke engines, the fuel can also be delivered directly into the engine cylinder by means of a compressor.
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96, as required for four-stroke engines.
It is appropriate in each case to adjust the quantity of gas that is to be sent to the engine, this adjustment being effected by means of a pressure relief valve 97 connected to the compressor and the spring tension of which can be varied. This valve returns to the generator the quantity of gas supplied in excess as a result of too great an increase in gas pressure in the generator.
In each case, it must be ensured that a mixture of acetylene gas and air ignites spontaneously under an overpressure of 3 kg. When the gas is sent directly to the engine cylinder by means of a compressor, however, much higher compression pressures can be used. In this case, the gas is forced back so that it is only able to ignite at the time required for ignition, so as to avoid premature ignition.
The power and speed of the motor can be adjusted in different ways. The following adjustment mode is particularly advantageous: For this purpose, an adjustment valve 28 shown in FIG. 8 and combined with the check valve 99, in a common frame 100, is mounted in the gas line from the compressor to the engine cylinder. Guide rod 101 of control valve 98 passes through a recess in the guide rod of check valve 99. Pressure springs 102 and 103 tend to hold both valves in the closed position. The adjustment valve 98 can be opened, overcoming the pressure of the spring 102, by an exeroed traction on its guide rod 101.
For this purpose a cable is fixed to the free end of this rod and connected to the adjustment lever of the regulating device used to
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adjust the intake of combustion air into the engine. This regulating device, which is for example a throttle device, can be actuated by hand or automatically, in a known manner, by a regulator. The opening widths of the air throttle device and of the gas regulating valve 98 must be such that a more or less rich mixture of air and gas is obtained in the engine, depending on the power. we need, but flammable anyway.
This makes it possible to adjust the running speed of the motor within very large limits.
The arrangement may in particular be such that a low flammable mixture is obtained when the engine is running slowly, and a rich mixture when the engine is running fast.
The motor 94 for operating the generator can be very small. Preferably, an engine running as quickly as possible will be taken, and a gear reduction housed inside the frame 95 will be mounted in sequence between this engine and the drive shaft 21 of the generator.
It is also necessary to mount between the motor shaft and the generator drive shaft a coupling which is always actuated by means of a control piston actuated by the acetylene gas produced, overcoming the action of a spring acting on this piston, when the gas pressure in the generator exceeds a determined value. In this way the generator is always stopped when the gas produced is not in use and, on the contrary, remains in the generator whose pressure increases, while conversely the generator is restarted automatically as soon as the gas pressure drops in the generator. as a result of a recovery in consumption.
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The arrangement shown in the drawings can moreover be reversed so that the arrival of the carbide takes place at the center of the ring of generating chambers 5 and that the emptying of these takes place at the lower part of this ring.
In addition, so that only one slot can be used instead of two in the generating chambers 5, the filling device 47, according to the example shown, could also be mounted in the upper part and the filling device. drain in the lower part of the outer casing 4; it is true that in this case the filling and emptying would only be separated by a half-revolution of the ring of generating chambers 5. Instead of being on the outer periphery, the filling and emptying devices could also be located. inside the ring of generating chambers 5, that is to say be arranged at the place where the emptying device is alone in the example shown.
In this case the cylinders which serve to ensure the filling and emptying of the generative chambers have a diameter which is only half that of the cylinders 7. Under these conditions the filling of a generator chamber would take place each time this chamber is in its lowest position, and emptying would take place whenever the generator chamber in question is in its highest position.