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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
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BREVET D I Id V L I 'r I 0 I1 "Procédé pour la faorication d'un combustible pauvre en cendres".
La présente invention est relative à un procédé pour la fabrication d'un combustible, par exemple pour le chauffage des chaudières, des fours et, entre autres, pour la recuis son, la fonte et la calcination, combustible qui peut également servir pour les moteurs à combustion interne, plus particulièrement ceux comportant une chemise de cylindre en matériau dur et des segments de piston également en matériau dur.
On sait que le charbon comporte la cendre comme addition de gangue et des cendres d'origine végétale combinées avec le charbon même. En employant du charbon en poudre dans les moteurs à combustion interne, on a constaté que principalement les mélanges de gangue du charbon, que l'on désignera d'ailleurs ci-après comme cendres mixtes, attaquent particu-
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lièrement les parois intérieures de l'espace de combustion.
Parcontre, la cendrée propre combinée avec le charbon présente beaucoup moins de danger pour attaquer le métal et cela particuè lièrement pour la raison que cette cendrée est finement répartie dans le charbon et reste à l'état de fine division pendant la combustion même/
On a déjà proposé de fabriquer du charbon pauvre en cendres par une séparation à sec ou humide, selon le poids spécifique, et notamment par lavage, de façon que d'une manière principale on élimine les cendres mixtes du charbon. On a utilisé dans ce but autant que possible le charbon collecté à la mine et qui a été réduit considérablement et l'on a pris, dans ce but et en vue du rendement industriel du procédé, du charbon déjà réduit na -turellement à l'état de fine division sans avoir recours au meulage.
Le charbon pur ainsi obtenu contient cependant également encore une quantité de grains de cendres qui sont trop volumineux pour être utilisés dans les foyers à combustible et qui provoquent des scories aux parois des moteurs à combustion interne et qui donc causent une usure considérable sur la paroi des cylindres.
On a reconnu que l'usure dans un moteur à combustion interne se trouve être réduite d'autant quand le rapport de la grosseur du grain de cendre par rapport à l'épaisseur du film de l'huile de graissage employée, est plus réduit. Il est, d'autre part, avantageux d'utiliser soit une huile, de graissage visqueuse et épaisse pour réduire l'usure, soit encore d'assurer,par une mouture correspondante du charbon, de réduire de prime abord la cendrée pour qu'elle soit moindre que l'épaisseur du film d'huile de graissage et, d'autre part, on a proposé d'utiliser les deux moyens simultanément. La réduction des grains de cendrée peut être poussée plus loin que l'obtention d'une couche d'huile de graissage épaisse entre le piston et le cylindre.
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Le procédé selon l'invention consiste maintenant en ce que du charbon menu est transformé par voie humide ou par la méthode sèche, dans des dispositifs de tamisage, pour obtenir des parties pauvres en cendres et des parties riches en cendres, et la partie pauvre en cendres, après élimination de la partie riche en cendres, est traitée avan son utilisation dans la machine, de manière à la moudre à une grosseur de grain telle jusqu'à ce que le diamètre le plus grand des grains de cendres mixtes ne soit pas plus grand que l'épaisseur du film de graissage entre le piston, respectivement entre les segments de piston et la paroi du cylindre, cette opération de mouture s'opérant dans le même liquide ou dans un autre liquide (dans lesturbines fonctionnant à la poussière de charbon,
ces grains ne seront pas plus grands que les grains de scories qui sont éliminés de la turbine). D'après ce procédé, on sépare donc de la poussière combustible les grains de cendrées mixtes plus gros qui d'ailleurs d'après la nature, se laissent moudre généralement beaucoup plus difficilement que, par exemple, les particules de charbon. On obtient de cette façon des grains de poussière combustible pauvres en cendres qui possèdent cependant encore toujours des grains de charbon plus épais, soit sans,soit encore avec un peu de cendres mixtes.
Quand ces grains de poussière combustible sont maintenant moulus dans le moulin servant à les réduire finement, de préférence avec addition d'un liquide, les grains les plus gros sont réduits à une dimension correspondant à une épaisseur de film de ce liquide, quoiqu'en même temps il se constitue à côté des grains encore beaucoup plus fins et même les plus fins et qui, généralement, s'allument d'une façon meilleure.
Quand ce méle est alors porté à combustion dans les moteurs à combustion interne, cette cendre est alors projetée sur les faces de friction du piston et du cylindre sans présenter de prime abord le danger d'attaquer la chemise du cylindre
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du piston ou de ses segments. 'Cette cendre n'attaque pratiquement plus les parties de la machine, de manière que la totalité des difficultés résultant d'une usure par friction considérable de la cendrée sur les surfaces de glissement de l'espace de combustion, est éliminée.
L'usure qui se présente actuellement dans les moteurs à combustion interne et le travail de friction qui en résulte, se trouvent donc être supprimes par l'intervention du moulin préliminaire, de façon que les moteurs à combustion interne se trouvent considérablement soulagés en raison de ce fait.
Dans certaines circonstances,il est recommandé de moudre le charbon avec le liquide en présence de chaleur, notamment quand le produit de mouture se laisse plus facilement réduire à une température élevée, ou encore quand des matières très épaissespeuvent acquérir pour cette raison une plus grande fluidité. On peut encore utiliser alors pour la mouture des matières qui sont très épaisses à la température normale.
Le liquide de mouture qu'on ajoute peut, après que l'opération de mouture est terminée, soit encore pendant l'opération de monture même, soit encore vers la fin de l'opération de mouture, être évaporé selon que l'on désire utiliser le combustible produit à l'état sec comme poussière combustible ou comme un mélange liquéfié de poussière de charbon que l'on peut pomper pour l'employer dans les moteurs à combustion.
Le liquide de mouture évaporé peut alors être utilisé avan- tageusement pour moudre une nouvelle nasse de poudre combustible. uand on fabrique le combustible comme un mélange de liquide avec de la poussière de charbon, et qu'on utilise un liquide de mouture non combustible, ce dernier sera avantageusement remplacé par un liquide combustible, dans le but de ne devoir évaporer complètement le liquide de mouture non combustible. Il esb, en effet, difficile d'évaporer le dernier reste du liquide de mouture sans que le produit moulu fume ou donne de la poussière.
Conformément
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à l'invention, on peut dons laisser un reste du liquide de mouture non combustible dans le produit de mouture même et on peut ajouter un liquide combustible, ce dont il résulte que l'on peut pomper le mélange de poussière combustible et de liquide,soit encore le transporter et le mettre en réserve dans des tanks.
Afin de prévenir que le mélange de poussière combustible et de liquide ne se dépose ou se précipite dans les réservoirs de tankage, quand notamment la poussière de charbon doit être conservée longtemps, on peut ajouter au procédé ci-devant les matièresstabilisantes connues, que l'on incorpore au liquide de moût tire.
L'épaisseur de film de l'huile visqueuse de graissage pour cylindres est évidemment plus grande que l'épaisseur de film d'une huile à gaz très fluide, par exemple. Il sera donc avantageux d'ajouter,pour cette raisonna. la poussière de charbon que l'on veut traiter, une huile très fluide comme liquide de mouture, plus fluide dans tous les cas que l'huile qu'on utilisera plus tard pour graisser les pistons et ainsi, par exemple, on utilisera de l'huile à gaz et on réduira la poudre de charbon par mouture avec de l'huile à gaz très fluide.
Pour des épaisseurs de film moindres de l'huile à gaz, les grains de poussière de charbon seront certainement moulus plus finement que l'épaisseur de film de l'huile de graissage du piston, de façon que la cendre mixte, qui se mlan -ge avec l'huile de graissage du piston sur les faces de friction, ne peut plus causer une usure nuisible par friction, On peut, de cette manière, augmenter l'effet de l'invention en utilisant pour les pistons actifs des machines utilisant de la poussière de charbon,telleshuiles de graissage ou typesd'huiles de graissage qui produisent l'épaisseur maximum dans le film d'huile de graissage.
L'épaisseur du film d'huile de graissage est déterminée en raison de ce que, pour des conditions de fonctionnements déterminées, elle puisse pratiquement être réduite sans autre augmentation de la pression des éléments de piston et de paroi qui
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frottent l'un contre l'autre.
Pour la mouture, au lieu d'huile à gaz on peut employer d'autresmatières qui sont plus fluidesque le lubrifiant du piston, soit notamment du pétrole, de l'abool, de la benzine, de l'huile de térébenthine ou d'autres matières qui ne sont pas combustibles, soit, par exemple, de l'eau soit encore des sub- stances gazeuses, telles, par exemple, de l'acide carbonique, de l'azote, des gaz de distillation, de l'air ou similaires.
Dans le but d'économiser autant que possible sur le tra- vail de mouture et la durée de mouture lors de la fabrication du combustible, on peut procéder à une mouture préliminaire du charbon tout en produisant déjà du charbon pauvre en gangue, en le traitant d'abord dans un moulin à croisillon, soit encore dans un moulin à marteau, à batteur ou à broche ou dans un moulin similaire quelconque. On sait que ces éléments de batta- ge rejettent dans leur course les grains du produit de mouture contre les parois du moulin.
Par un réglage convenable,on peut d'ailleurs réaliser que les particules de charbon plus faibles et pauvres en cendres sont déjà réduites à l'état de fine divi- sion, cependant que les grains de gangue plus @ durs, qui sont constitués, par exemple, par du quartz, du feldspath, du silice ou des combinaisons de fer, ne sont pas encore réduits dans les mêmes conditions ou tout au moins dans une mesure moindre.
Le produit de mouture est alors séparé selon les grosseurs de grains différentes à l'aide de tamis ou de tamis à ventilati- on, soit encore d'après le poids spécifique ou selon les degrés de pureté différents, séparation qui se fait dans les installations de tamissge connus dans ce but. Ainsi, on peut déjà séparer une quantité plus grande ou plus petite des matières minérales. On procède ensuite à la mouture du. charbon ainsi épuré et déjà pauvre en cendres, avec incorporation des opérations dtépurati- on et de triage soit par voie humide, soit par la voie sèche,
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mouture qui se poursuit éventuellement en présence d'un liquide.
Le moulin de finissage ne doit donc réduire que peu de matière dure et par le fait même les surfaces de broyage sont réellement soumises à une moindre usure et il est requis moins de puissance et de durée pour le broyage même.
Conformément à l'invention, on peut donc prodéder suivant trois méthodes: 1 / on laisse évaporer le liquide de mouture, de façon à traiter la poussière combustible à sec; 2 / on laisse le liquide de mouture incorporé et le tout est utilisé comme liquide ou pâte humide dans le brûleur pulvérisateur du four ou dans le moteur ; 3 / on peut également traiter le charbon d'utilisation en l'absence de tout liquide (préférablement après avoir procède dans un moulin de préparation travaillant à la volée, de façon à provoquer une élimination des grains durs avec séparation subséquente de ces grains durs); et l'on procède ensuite par le traitement du charbon ainsi épuré et déjà rendu pauvre en cendres, pour le réduire à l'état de fine division dans un moulin de finissage et l'utiliser ensuite dans un moteur à combustion interne.
Afin de réaliser, conformément à l'invention, l'effet voulu avec ce combustible, il est naturel que l'huile employée pour le graissage du piston actif soit sélectionnée telle que, pendant le fonctionnement, le film de graissage produit entre les surfaces en contact ne soit pas moindre ou tout au moins aussi épais que la grosseur de grain du combustible obtenu dans le moulin de finissage, de façon que pendant le fonctionnement les grains de cendrées mixtes, qui s'incorporent dans le film d'huile de graissage, ne puissent attaquer la surface venant, en friction.
Le combustible obtenu pat le présent procédé est particulièrement approprié pour les machines à piston et les turbines 'et plus particulièrement pour les machines à piston qui comportent une @@chemise en matériau dur et des segments de piston en
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matériau dur. Dans les turbines fonctionnant à poudre combustible, la dureté des parois qui sont attaquées par la cendre mixte, (tel -les notaient les surfaces de déviation, les aubes 'de guidage- ; les aubes des roues de turbine et les parties coudées) est sélectionnée de façon telle que les grains de cendrée n'attaquent plus ces dits éléments de parois.
Pratiquement, on utilise, pour la réalisation du procédé, une installation de mouture qui comporte un moulin préliminaire pour le traitement des grains durs avec séparation immédiate de ces grains durs et, ensuite, un moulin de finissage qui réalise la mouture de la poudre de charbon avec addition d'un liquide de mouture, ces moulins étant directement commandés de préférence par la machine à combustion interne qui utilise le combustible produit même.
REVENDICATIONS.
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