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"Cornue de carbonisation et de distillation sèche du bois et des autres matières.
La présente invention est relative à une cornue de carbo- nisation et de distillation sèche du bois, des autres matières contenant de la cellulose, de l'acétate de chaux, des os, et servant également à d'autres applications analogues.
Jusqu'à présent, on effectuait la carbonisation et la dis- tillation sèche du bois et des autres matières contenant de la cellulose, presque toujours dans des cornues de forme et de
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grandeur différentes, ou das des dispositifs semblables à des cornues, par chauffage direct au moyen d'un foyer à charbon, à bois ou à gaz. A l'aide de la présente invention, on évite les inconvénients qu'entraîne le chauffage direct de ces cornues, en chauffant la paroi de la cornue d'une façon indirecte, à ltai- de d'une substance qui transmet la chaleur du générateur de cha- leur à la paroi de la cornue.
On a déjà proposé des cornues de ce type, mais ces cornues ne convenaient pas, par suite de leur exécution constructive, à la mise en oeuvre des matières auxquel- les est destinée la cornue de la présente invention, et en par- ticulier à la mise en oeuvre du bois qu'on utilise en gros mor- ceaux et pour lequel il faut, en conséquence, des chambres vastes dans lescornues, de sorte qu'actuellement on se sert, presque dans le monde entier, dans cedomaine particulier, de cornues grand volume.
Si on veut appliquer, dans les cornues de ce type, le moyen qui consiste à transmettre la chaleur dtune façon indirecte, il se produit de grandes difficultés pour obtenir un chauffage suffisant de la totalité du volume intérieur jusqu'aux températures de carbonisation nécessaires. pour supprimer ces difficultés, l'objet de la présente invention consiste dans le fait que les parois des conduits ou tubes, servant au fluide de transmission de la chaleur, sont adjacentes, entièrement ou en partie, à la chambre intérieure de la cornue, ou sont mené dispo- sées à l'intérieur de cette chambre. En conséquence, la chaleur, qui est rayonn6e par les parois des conduits ou tubes servant au fluide de transmission de la chaleur, peut agir directement sur la matière à carboniser ou à distiller.
La présente invention peut être réalisée pratiquement de différentes façons. Ctest ainsi que les parois de la cornue peu- vent âtre constituées par des tubes de section quelconque, dispo- sés les uns à coté des autres, ou bien on soude sur les parois de la cornue et en vue de réaliser les conduits pour le fluide de
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transmission de la chaleur, des éléments profilés, en forme d'U par exemple. Nais il est également possible de constituer les pa- rois de la cornue de deux plaques reliéesl'une à l'autre, en vue de réaliser les conduits pour le fluide de transmission de la cha- leur, par des traverses disposées de façon convenable.
Une autre forme d'exécution de la présente invention consis- te dans une cornue dans laquelle on place les conduits ou tubes pour le fluide de transmission de la chaleur directement contre la paroi extérieure, mais de façon qu'ils se trouvent en totalité à l'intérieur de la paroi extérieure proprement dite de la cornue.
De cette façon, lestubes peuvent abandonner de la chaleur vers l'intérieur de la cornue par toute leur surface. Dans la mesure où cette surface est orientée vers la paroi, la chaleur est ren- voyée par cette paroi, et on peut favoriser ce renvoi de la cha- leur vers l'intérieur de la cornue en prévoyant une distance cor- respondante entre lestubes.
Selon une caractéristique particulière de la présente inven- tion, la cornue peut comporter une ou plusieurs cloisons de sépa- ration chauffées et édifiées suivant le même principe que les parois de la cornue. Il est vrai qu'on a déjà proposé de disposer dans les appareils de distillation, des corps de chauffe à l'inté- rieur de la matière à carboniser, maisdans ces appareils on n'a procédé au chauffage de la matière à carboniser qui circule d'une façon continue, qu'à l'aide de ces corps de chauffa placés dans le milieu du courant de la matière.
Un appareil de ce genre serait absolument inutilisable pour lebuts de la présente inven- tion, pour lesquels il n'est nullement possible de renoncer au chauffage de la matière à carboniser de toutes parts, au moyen des parois constituées selon la présente invention, et où les parois de séparation chauffées ne constituent qu'un moyen supplémentaire pour obtenir, d'une façon certaine, une action suffisante de la chaleur dans toutes les parties du volume de la cornue.
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La présente invention/est représentée par des exemples d'exé- cution,comportant d'autres caractéristiques, sur les dessins joints.
La figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'une installation complète.
Les figures 2,3 et 4 représentent, en coupe, différentes formes d'exécution de la cornue de .la présente invention.
Les figures 5 et 6 représentent, en coupe, d'autres exécu- tions possibles des parois de la cornue.
La figute 7 est une coupe longitudinale, purement schémati- que, d'une autre forme d'exécution dont la figure 8 donne une coupe transversale.
Les figures 9 et 10 représentent deux autres exécutions possibles de la présente invention, vues en coupe.
Le fluidede transmission de la chaleur sort du générateur de chaleur b (fig.l), muni d'un petit foyer bl, le mouvement de circulation de ce fluide pouvant être obtenu avec ou sans utili- sation de pompes ou d'autres dispositifs de transport, et étant réglé par des dispositifs d'arrêt o, o1, etc., puis le fluide pénètre dans les éléments de chauffage disposés contre ou dans la paroi de la cornue a.
Le dispositif b, bl peut, lorsqu'on l'exécute en conséquence, servir d'organe central de production de la chaleur et couvrir les besoins en chaleur d'un plus grand nombre de cornues.
Selon la présente invention, on dispose les conduits ou tu- bes pour le fluide de transmission de la chaleur de façon qu'une partie au moins de leur paroi se trouve à l'intérieur de la cham- bre de la cornue ou qu'elle soit adjacente au volume intérieur de cette cornue. Sur les figures 3 et 4, les parois extérieures de la cornue a sont constituées, par exemple, par le fait que l'on soude sur la paroi extérieure métallique de la cornue des pièces
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profilées, constituées par des demi-tubes qui peuvent être poly- gonaux (c1) ou arrondis (c2). Bien entendu, ces tubes soudés peuvent aussi se trouver sur la face intérieure de la paroi de la cornue.
Dans les formes d'exécution représentées sur les figures 7 à 10, la paroi extérieure, exécutée par exemple en tôle, est dé- signés par 1. Elle peut, bien entendu, être isolée, en conséquence, du coté de sa face extérieure. Sur la face intérieure de la pa- roi 1, les tubes de chauffage 2, parcourus par le fluide de trans- mission de la chaleur, sont disposés séparément de la paroi. Il est avantageux que ces tubes 8 constituent, sur chaque paroi la- têrale, contre le plafond et contre le fond, une nappe continue de tubes.
Il est utile de prévoir, pour recevoir cette nappe de tubes, dans la paroi 1 de la cornue, ainsi que le montrent les figures 2 et 3, des angles rentrants 3, de manière que les faisceaux tubulaires , montés verticalement et horizontalement, délimitent exactement la largeur et la hauteur théoriques de l'es- pace utile de la cornue. Il estavantageux de brancher lestubes 2, disposés horizontalement et verticalement et constituant des nap- pes, sur des tubes communs d'alimentation et d'évacuation 5 et 6 pour le fluide de transmission de la chaleur. On exécute ces sys- tèmesde tubes, de préférence, de manière que chaque groupe de tubes puisse être introduit et sorti sans difficulté en bloc.
Une autre solution possible pour loger les tubes en un nombre élevé quelconque dans la cornue, sans réduire la section intérieure libre des tubes chauffants, et permettant d'obtenir un effet de chauffage aussi élevé que l'on veut, est représentée sur la figu- re 10. Dans cette figure, on a supposé, à titre d'exemple, que la section de la cornue est circulaire. Cette section circulaire com- porte, en un nombre quelconque de points, des parties élargies 15, faisant saillie vers 1'extérieur et servant à recevoir un nombre correspondant de tubes chauffants 2. Dans ce cas également, il est
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avantageux que les tubes 2, logés dans chaque partie élargie de la section, soient réunis en un groupe.
En donnant une forme et une dimension correspondante aux parties élargies 15, on peut lo- ger dans ces dernières un nombre quelconque de tubes de chauffage, de sorte qu'on peut augmenter un grand nombre de fois la surface de chauffe.
En général, on introduit la matière dans les cornues de ce type à l'aide de wagonnets. Les galets et l'infrastructure du wa- gonnet, ainsi que les rails de guidage nécessaires, font perdre une partie précieuse du volume de la cornue. En outre, la distance en- tre la matière et les tubas ou conduits de chauffage 3¯ augmente, de ce fait, aux endroits correspondants. La présente invention per- met de supprimer également cet inconvénient.
Sur la figure 8, il a été prévu, à cet effet, dans les parois latérales 1 de la cornue et au voisinage du fond de cette cornue, des parties élargies 8, en forme de gouttières, dans lesquelles roulent lesgalets 9 du chariot ou wagonnet. En 11 , l'axe 10 est recourbé vers le bas, de maniera à passer à faible distance au- dessus de la rangée inférieure 2 de tubes.
Sur la figure 9, la cloison intermédiaire 7 a été disposée de façon à supporter un rail de guidage 10, placé à son extrémité supérieure. Il n'est pas nécessaire, naturellement, que ce rail 10 soit porté par la cloison de séparation 7, il peut, au contraire, âtre soutenu par une solution constructive différente et quelconque.
Dans le cas de ce rail, on exécute le wagonnet destiné à la matière sous la forme d'un wagonnet suspendu. Du fait que, pour recevoir le galet 9, la rangée supérieure de tubes 2 est interrompue, l'axe 10 vient se placer tout contre la rangée supérieure de tubes et en-dessous de cette rangée, de sorte que, dans ce cas également, on arrive au résultat recherché par la présente invention.
Bien en- tendu, on peut disposer les parties élargies 8 de la figure 2 au
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sommet de la cornue, même lorsque la wagonnet est du type suspendu, et, dans ce cas, le rail 11 peut servir également de support miliau supplémentaire pour l'axe du wagonnet. pour accélérer la pénétration de la chaleur à l'intérieur de la matière à distiller, on peut diviser la cornue dans le sens da sa longueur, au moyen d'une ou plusieurs cloisons d, également chauffées par le fluide de transmission de la chaleur. Les cloisons de séparation d peuvent être exécutées de la même manière que la paroi proprement dite de la cornue.
Ellespeuvent être constituées, par exemple, par desplaques en fer forgé à double paroi, dont l'in- tervalle intérieur peut être divisé de manière à constituer un système de conduits quelconque, par des rideaux de tubes de sec- tion ronde ou polygonale, ou d'une autre manière quelconque, de façon que le fluide de transmission de la chaleur puisse circuler à l'intérieur de ces cloisons. Il est donc possible de diviser de- cette façon la masse de la matière à carboniser. Si on utilise, par exemple, une cloison intermédiaire verticale d, le rayonnement calorifique atteint non pas quatre faces mais six faces de la ma- tière à distiller. Il est évident qu'on peut obtenir, par ce moyen, une forte accélération de l'opération de distillation ou de carbo- nisation.
Diaprés, la forme d'exécution des figures 2 et 3, la cloison de séparation chauffée est assemblée avec le fond et le plafond de la connue, de sorte qu'il se forme deux espaces e et el, entièrement séparés l'un de l'autre. Si on relie la cloison de séparation éga- lement à la paroi arrière g de la cornue, il se forme deux espaces entièrement séparés dans la cornue, ces deux espaces permettant éga- lement une alimentation alternée ou un chargement alterné, ce qui peut être avantageux dans certains cas.
Sur la figure 4, il reste, antre le plafond ou le fond et la cloison de séparation d, un intervalle i et il. Bien entendu, il
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n'est pas nécessaire que la cloison de séparation s'étende sur toute la longueur de la cornue, on peut, au contraire, laisser un inter- valle analogue également entre l'extrémité arrière de la cloison de séparation et la paroi arrière , ainsi qu'entre l'extraie avant de cette cloison de séparation et la porte f. Dans ce cas, le vo- lume intérieur de la cornue constitue une chambre unique dans laquel- le les températures, les pressions et les autres caractéristiques s'égalisent complètement.
Il a déjà été indiqué que, dans la mise en oeuvre du procédé de la présente invention, on supprime complètement la maçonnerie entourant la cornue. Un autre avantage du procédé de la présente invention consiste dans le fait qu'on peut faire circuler un fluide de refroidissement dans le système de circulation du fluide de trans- mission de la chaleur, après arrêt de la circulation de ce fluide, lorsque l'opération de carbonisation est terminée et que la masse carbonisée doit se refroidir.
Il est évident que les tubes et conduits de circulation pour le fluide de transmission de la chaleur ou le fluide de refroidisse- ment sont convenablement reliés les uns aux autres, afin d'obtenir une circulation de cesfluides dans un sens déterminé. Si les tubes parcourus par le fluide de chauffage sont disposés contre la face intérieure de la paroi proprement dite de la cornue, on peut égale- ment procéder au refroidissement en faisant ruisseler de l'eau, à titre de fluide de refroidissement, sur la surface extérieure par- faitement lisse .d'une telle cornue, ou bien en dirigeant sur cette surface de l'air froid, au moyen d'un ventilateur ou d'un dispositif analogue.
Mais il est, en général, plus avantageux, selon ce qui a déjà été dit ci-dessus, de faire passer un fluide de refroidissement par les conduits de circulation, après arrêt du fluide de chauffage.
Des dispositifs d'arrêt correspondants o, o1, o, etc... permettent d'arrêter immédiatement la circulation du fluide de transmission de
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la chaleur. Des dispositifs d'arrêt correspondants permettent de faire circuler le fluide de refroidissement.
Sur les figures 3 et 4, les cloisons de céparation d sont con- stituées, par exemple, de deux plaques dl et d2, entre lesquelles: on constitue, au moyen de traverses intermédiaires s, la division désirée en conduits pour la circulation du fluide de chauffage ou du fluide de refroidissement. la figure 5 représente cette forme dtexécution pour les parois extérieures, par exemple, des cornues également, cette figure étant à plus grande échelle.
La figure 6 représente encore une forme d'exécution, dans la- quelle la paroi de la cornue ou encore les cloisons de séparation d sont constituées par une série de tubes c3, rectangulaires par exem- ple, disposés les uns à côté des autres et assemblés, de préférence, par s oudure.
Pour éviter une cokéfaction du goudron, qui se produit en gran- de quantité surtout avec certaines variétés de bois, dans la cornue, on munit la cornue, sur toute sa longueur et sur son fond, d'une gout- tière k à goudron, qui peut avoir, le cas échéant, une certaine pen- te dans la direction vers son écoulement. Le goudron liquide est soustrait à l'influence de la chaleur, il se refroidit dans la gout- tière placée plus bas et parvient dans un récipient fermé par un siphon. On assure l'écoulement continu du goudron sans l'insertion d'aucun tube de section étroite ni aucun dispositif se bouchant ra- pidement dans le cas où il se produit du goudron.
On faitplonger le tube large n1 du dispositif n à une profondeur telle, dans le goudron du récipient n agissant comme une fermeture hydraulique, qu'aucune quantité d'air ne puisse pénétrer de l'extérieur dans la cornue. On peut régler, d'autre part, la hauteur de la fermeture hydraulique de façon à être entièrement à l'abri de la sortie de gaz de distillation hors de la cornue. :La goudron sort de la cornue par les ouvertures 1 et 11 etc., prévues sur le fond (figures 1, 2,3 et 4), et peut être recueilli par le tube n2. On peut entourer d'une enveloppe m
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ou n3 aussi bien toute la gouttière k que le récipient n, afin de pouvoir refroidir ou réchauffer à volonté le goudron.
Lorsque la cornue est divisée en deux chambres séparées e et el, on peut utiliser deux gouttières k à goudron (fig.2), ou bien:, ainsi que le représentent les figures 3 et 4, on peut n'utiliser qu'une seule gouttière k à goudron. La gouttière à goudron peut être disposée avec une pente vers la paroi arrière ou avec une pente en sens inverse, suivant que l'impose l'opération de distil- lation.
Les figures 8 et 9 montrent encore que le fond 12 de la cor- nue peut être incliné avec avantage dans la direction de la gout- tière 13 à goudron, ce qui entraîne, en même temps, l'avantage que le goudron se trouve, déjà sur le fond 12, à une distance par rapport aux tubes 2 du fond, qui augmente d'une façon continue, et qu'il ne peut plus se décomposer aussi facilement par la chaleur rayonnée par les tubes.
Ainsi que le montre la description faite ci-dessus, la pré- sente invention élimine complètement le mode de chauffage,incer- tain jusqu'à présent, des cornues de ce type. Ce mode de chauffage est remplacé par le chauffage absolument sûr au moyen d'un fluide de transmission de la chaleur que l'on produit dans un générateur de chaleur, le réglage des températures pouvant, en même temps, être assuré à la main avec précision. Ce réglage de la température peut également être modifié par modification du nombre total des conduits de chauffage ou du nombre des conduits de chauffage en certains points de la cornue, ce qui permet d'obtenir un rayonne- ment calorifique plus ou moins intense. Par la division de la masse de la matière à carboniser, on obtient une forte accélération de l'opération de carbonisation ou de distillation.
La cokéfaction @ gênante du goudron et l'obturation des dispositifs d'arrêt sont complètement supprimées par l'utilisation du dispositif de ferme- ture hydraulique. On obtient de.meilleurs produits de distillation,
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par le fait qu'il ne peut pas se produite un surchauffage de l'en- veloppe de la cornue, qui autrement est chauffée par des gaz de com- bustion, et, en conséquence, on améliore les rendements fournis par le produit à carboniser, parce que ce n'est que par le surchauffage qu'il se produit des décompositions et des reconstitutions des pro- duits de la distillation.
Il faut encore signaler que le sens de circulation du fluide de transmission de la chaleur peut être quelconque et qu'on peut l'adapter à chaque application envisagée. On peutfaire circuler le fluide de transmission de la chaleur à travers la paroi, soit, dans le même sens, soit à contre-courant, c'est-à-dire dans le même sens que le chariot introduitdans la cornue et chargé de la matière à carboniser, ou dans le sens contraire et dans la direction, vers la porte f.
La cornue peut être suspendue librement, par exemple, sur une construction en fer correspondante, ou bien on peut la faire reposer sur le sol et la fixer sur ce sol au moyen de supports disposés en un point quelconque de la cornue.
Résume.
Cornue de carbonisation et de distillation sèche du bois, dtau- tres substances contenant de la cellulose, ou d'acétate de chaux, ou de carbonisation des os, ou pour d'autres applications analogues, les parois de cette cornue étant chauffées indirectement, au moyen dtun fluide qui transmet la chaleur d'un générateur de chaleur à la paroi de la cornue, caractérisée par le fait que les parois des conduits ou tubes servant au fluide de transmission de la chaleur sont disposées, en totalité ou en partie, à l'intérieur de la chambre de la cornue, ou constituent la paroi de cette chambre.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.