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"Perfectionnements apportés aux procédés de fabrication des agglomérés de matières combustibles, notamment pour gazogènes".
L'invention est relative aux procédés de fabrication des agglomérés de matières combustibles et aux agglomérés obte- nus à l'aide de ces procédés; et elle concerne plus spécialement (parce que c'est en leur cas que son application parait devoir offrir le plus d'intérêt),mais non exclusivement, parmi ces pro- cédés, ceux pour l'obtention d'agglomérés destinés à l'alimen- tation de gazogènes.
Elle a pour but,,surtout, de rendre tels, ces procédés, qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers deciderata de la pratique, notamment en ce qui concerne le prix de revient et la qualité des produits obtenus.
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Elle consiste, principalement en même temps qu'à avoir recours à des matières ligneuses -- à leur faire subir une torréfaction préalable, à une température modérée de l'ordre de 250 à 300 , puis à les comprimer, également à chaud, à une pres- sion très élevée, de préférence de l'ordre de 2.000 à 2.50U kgs.
Elle comprend, mise à part cette disposition principale, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment : une deuxième disposition consistant à avoir recours, pour constituer partie au moins des agglomérés du genre en question, à des déchets de l'industrie du bois ; une troisième disposition consistant à constituer les agglo- mérés du genre en question par un mélange de matières dont certai- nes peuvent servir d'armature par rapport à d'autres relativement friables ; une quatrième disposition -- relative plus spécialement aux procédés du genre en question utilisant du bois en menus morceaux, notamment les susdits déchets avec compression à chaud -- consis- tant à opérer le refroidissement des agglomérés à l'intérieur mê- me du moule ;
et une cinquième disposition consistant -- dans les procédés prévoyant une torréfaction préalable -- à opérer celle-ci sur aes matières en menus morceaux et à prévoir, entre la torréfaction et la compression, une phase de broyage réduisant la matière à l'état de poudre.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'appli- cation, ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispo- sitions ; et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les agglomérés obtenus à l'aide des procédés du genre en question et comportant application de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments et appareils spé- ciaux propres à leur établissement, et les ensembles contenant de tels produits.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise
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l'aide du complément de description qui suit et qui, bien entendu, n'est donné surtout qu'à titre d'indication.
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu de donner la préférence, se proposant par exemple d'établir des agglomérés de combustibles pour alimenter des gazogènes, notamment pour véhicules automobiles, étant entendu que cette application n'est nullement limitative, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
Il convient de rappeler que les agglomérés de ce genre, jusqu'à présent réalisés, comportent un liant de nature chimique.
Ce liant permet bien de réaliser l'agglomération, mais conduit à des solutions relativement coûteuses et, en outre, pro- voque un encrassement des épurateurs, voire même des moteurs, si l'épuration ne parvient pas à retenir les dépôts qui résultent de la décomposition ou combustion incomplète du liant.
Contrairement aux méthodes antérieures, on procède de façon telle, conformément à l'invention, que les matières puissent être liées entre elles, grâce à une action extérieure convenablement exercée, notamment grâce à une action mécanique telle qu'une pres- sion, laquelle sera de préférence très élevée, en particulier de l'ordre de 1.000 à 2.500 kgs par cm2, de préférence comprise entre 2.000 et 2.500 kgs.
A cet effet, et en .ce qui concerne les susdites matières, on peut choisir les divers combustibles dont on dispose, par exemple: soit du bois, de préférence amené en morceaux de dimensions appropriées par une tronçonneuse de type connu, soit, selon une autre disposition de l'invention. des déchets d'exploitation forestière,'ou de l'industrie du bois (éclats, mor- ceaux d'écorce, souches, sciures, copeaux, etc),.déchets qui sont généralement impropres, tant à l'alimentation directe des gazogènes portatifs qu'à la fabrication du charbon de bois, soit tous végétaux ligneux, tels que pailles, roseaux, ajoncs, menus branchages, coques et noyaux de plantes oléagineuses après
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traitement industriel, tourbe, etc, soit du charbon de bois ou deterre, notamment à l'état de poussières, soit des mélanges appropriés,
de certains au moins des com- bustibles tels que ceux venant d'être indiqués, notamment des mélan- ges tels (selon une autre disposition de l'invention), que certains combustibles à fibres relativement longues puissent servir d'arma- ture par rapport à d'autres d'un caractère plus friable, ces mélanges comprenant par exemple les susdits végétaux ligneux en combinaison avec les déchets d'exploitation forestière ou avec tous autres pro- duits.
De toute façon, on a intérêt à porter au maximum la cohé- sion des matières en vue d'augmenter l'efficacité de la compression et, à cet égard, on a recours avantageusement à encore une autre disposition de l'invention selon laquelle on soumet lesdites matières,, avant compression, à un traitement susceptible de les plastifier dans une certaine mesure, notamment à une torréfaction à relativement bas- se température, par exemple de l'ordre de 250 à 300 , ou, d'une façon générale, à une température pour laquelle les goudrons se dégagent ou tendent à se dégager, lesdits goudrons intervenant alors comme liant lors de l'agglomération subséquente par pression.
Il convient, dans chaque cas, de soumettre les matières lents appro à des traitements appropriés (déchiquetage, hachage, broyage, mélan- geage, etc. ), en vue de les amener à l'état de particules relative- ment petites, voire de poudre, et,de préférence, selon encore une autre disposition de l'invention, on effectue ces traitements avant la torréfaction: dans ce cas, en effet, la torréfaction peut s'exer- cer à coeur, donc de façon parfaite, d'où la possibilité d'assurer le dégagement des goudrons dans les meilleures conditions, et d'ob- tenir ainsi, après compression, des mélanges parfaitement homogènes;
en outre, ladite disposition conduit à une économie de combustible, du fait qu'on peut se passer de soumettre le bois à un séchage avant torréfaction, l'évaporation de l'eau pouvant en effet se faire au cours même de l'opération de torréfaction, c'est-à-dire à son début.
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On effectuera donc, préalablement à la torréfaction, se- lon la disposition précédente: soit un broyage total, propre à amener les matières sous forme de morceaux, paillettes ou grains amssi réduits que' possible, soit un broyage seulement partiel, auquel cas on a intérêt à procéder à un broyage complémentaire après torréfaction.
C'est ainsi que, suivant l'un des modes de réalisation susceptibles d'être imaginés, on procédera aux diverses opérations suivantes : broyage des matières, par exemple dubois préalablement tron- çonné, de façon à les amener en forme de paillettes prenant l'aspect d!une sciure grossière, les appareils à utiliser dans ce but étant par exemple des broyeurs centrifuges ou à rouleaux, torréfaction des matières ainsi obtenues, à une température de l'ordre par exemple de 250 à 300 , et de préférence dans un four à marche continue, notamment rotatif'et horizontal ou incliné, puis reprise du bois torréfié et, si nécessaire, broyage de ce dernier pour l'amener à une poudre plus ou moins fine, ce broyage pouvant s'opérer à la température de sortie du four de torréfaction.
Mais on peut aussi, selon un autre mode de réalisation, procéder d'abord à un tronçonnage du bois, mais à des dimensions as- sez petites pour assurer la torréfaction à coeur (dimensions par exem- ple, de l'ordre du centimètre), puis opérer la torréfaction et, en- suite, procéder à un broyage.
On obtient ainsi, de toute façon, un produit en quelque sorte pulvérulent, qui contient des goudrons et qui se prêtera par- ticulièrement bien à la compression.
Et pour ce qui est alors dette opération de compression, on l'effectue de préférence, selon une autre disposition de l'inven- tion, à une température du même ordre que celle utilisée par la torréfaction (par exemple 250 à 300 ). celà de façon à parfaire le dégagement du goudron servant de liant ; mais on pourrait aussi com- primer à une température inférieure, notamment de l'ordre de 150 .
Il y a lieu de noter que l'on n'a pas à craindre la réaction exothermique tendant à se former lorsque le bois atteint
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300 , puisque, lors du moulage sous compression, on opère en vase clos et que ladite réaction ne peut s'étendre.
Enfin, il y a intérêt à laisser s'effectuer, dans le mou- le même, le refroidissement de l'aggloméré, à partir de la tempéra- ture de compression susindiquée.
Il va de soi que l'on peut utiliser toutes machines à mouler en combinaison aveo des presses mécaniques, hydrauliques ou autres, pour réaliser le processus de compression, ces machines étant réglées pour permettre d'obtenir les hautes pressions susspécifiées.
Avantageusement, on aura recours, concernant le moulage sous pression, au procédé de moulage continu faisant l'objet d'une autre demande de brevet France, déposée le 20 août 1941, sous le n 460.721 et au même nom et consistant à exercer la compression dans un moule dans lequel les matières puissent cheminer dans un sens déterminé, sous l'effet de la décompression, ce qui permet d'ex- traire automatiquement les agglomérés obtenus.
On utilise notamment, à cet effet, un tube de longueur notablement supérieure à la course du piston compresseur, le tout étant agencé de façon que la pression soit engendrée, au moins en majeure partie, par le frottement des agglomérés le long des parois du tube ; une fois le procédé mis en route, on obtient, à chaque coup de piston à l'une des extrémités du tube, la sortie à l'autre extrémité d'un aggloméré sous forme de galette d'épaisseur correspondant à peu près à la course dudit piston et de diamètre correspondant à celui du tube.
Pour obtenir la température de compression désirée, compte tenu de ce que les matières peuvent avoir subi un début de refroidis- sement à la sortie du processus de torréfaction, on prévoit tous mo- yens de chauffage appropriés.
Ces moyens de chauffage seront appliqués à l'entrée du susdit tube, dans le cas où l'on utilise un tel tube ; lesmatières auront alors le temps de se refroidir au cours de leur cheminement jusqu'à l'autre extrémité dudit tube, tous moyens de refroidissement pouvant si nécessaire être prévus.
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Le frottement des parois 'du tube sur les agglomérés, lequel engendre la pression de compression, peut être accru à l'aide de tous moyens appropriés tels qu'également décrits dans ladite de- mande n 460.721; le tube peut par exemple comporter des portions tronconiques ou des portions déformables transversalement à l'axe; les différences de température à l'entrée et à la sortie sont elles- mêmes de nature à engendrer une augmentation de la friction, puisque la section du côté de la sortie est contractée par rapport à la sec- tion du côté de l'entrée.
Mais il est bien entendu que la compression peut avoir lieu dans les conditions de pression et de température indiquées, à l'aide de tous autres procédés et appareils de moulage.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient un ensemble dont le fonctionnement ressort suffi- samment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'insister à son sujet et qui présente, par rapport aux procédés du genre en question déjà existants, de nombreux avantages, tels que les suivants: possibilité d'obtenir des densités très élevées, de l'ordre de 1,5 à 2, donc sous un faible encombrement, possibilité d'abaisser le taux d'humidité à une valeur très faible, manutention toujours propre, du fait de l'absence de pous- sières, possibilité d'utiliser les sous-produits de l'exploitation forestière, et homogénéité parfaite.
Il peut y avoir intérêt, selon une autre disposition de l'invention,.à enduire les agglomérés, une fois ceux-ci fabriqués, par une substance appropriée, telle qu'une colle ou un liant; on obtient ainsi un enrobage qui contribue à consolider l'ensemble, sans agir substantiellement sur les couches sous-jacentes, ledit enrobage constituant une sorte d'écorce relativement dure par rap- port aux parties internes de l'aggloméré.
On procédera, à cet effet, de toute manière appropriée, par exemple, soit par trempage rapide de l'aggloméré dans un bain
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de ladite substance, soit par pulvérisation..
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
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"Improvements to manufacturing processes for agglomerates of combustible materials, in particular for gasifiers".
The invention relates to processes for the manufacture of agglomerates of combustible materials and to agglomerates obtained using these processes; and it concerns more especially (because it is in their case that its application seems to offer the most interest), but not exclusively, among these processes, those for obtaining agglomerates intended for food. - station of gasifiers.
Its aim, above all, is to make these processes such that they respond better than hitherto to the various decisions of practice, in particular as regards the cost price and the quality of the products obtained.
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It consists, mainly at the same time in having recourse to woody materials - to subject them to a preliminary roasting, at a moderate temperature of the order of 250 to 300, then to compress them, also hot, at a temperature. very high pressure, preferably of the order of 2,000 to 2,500 kgs.
It includes, apart from this main provision, certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below, in particular: a second provision consisting in having recourse, to constitute at least part of the agglomerates of the kind in question, to waste from the wood industry; a third arrangement consisting in constituting the agglomerates of the type in question by a mixture of materials, some of which can serve as a reinforcement with respect to others which are relatively friable; a fourth provision - relating more specifically to the processes of the type in question using wood in small pieces, in particular the aforesaid waste with hot compression - consisting in operating the cooling of the agglomerates inside the mold itself;
and a fifth arrangement consisting - in the processes providing for a preliminary roasting - in operating this on aes materials in small pieces and in providing, between the roasting and the compression, a grinding phase reducing the material to the state of powder.
It relates more particularly to certain modes of application, as well as certain embodiments, of said provisions; and it targets, more particularly still and this as new industrial products, the agglomerates obtained by means of the processes of the kind in question and comprising the application of these same provisions, as well as the special elements and apparatuses specific to their establishment. , and sets containing such products.
And she can be understood anyway
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using the additional description which follows and which, of course, is given above all by way of indication.
According to the invention, and more especially according to that of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it appears that preference should be given, proposing for example to establish agglomerates of fuels for supplying gasifiers, in particular for motor vehicles, it being understood that this application is in no way limiting, the procedure is as follows or in a similar manner.
It should be remembered that the agglomerates of this type, produced so far, include a binder of a chemical nature.
This binder makes it possible to achieve agglomeration, but leads to relatively expensive solutions and, moreover, causes clogging of the purifiers, or even of the engines, if the purification does not succeed in retaining the deposits which result from the purification. decomposition or incomplete combustion of the binder.
Contrary to the previous methods, the procedure is carried out in such a way, according to the invention, that the materials can be linked together, thanks to an external action suitably exerted, in particular thanks to a mechanical action such as a pressure, which will be preferably very high, in particular of the order of 1,000 to 2,500 kgs per cm2, preferably between 2,000 and 2,500 kgs.
For this purpose, and with regard to the aforesaid materials, one can choose the various fuels available, for example: either wood, preferably brought in pieces of suitable dimensions by a chainsaw of known type, or, according to a another provision of the invention. waste from forestry operations, 'or from the wood industry (fragments, pieces of bark, stumps, sawdust, shavings, etc.), waste which is generally unsuitable, both for the direct supply of portable gasifiers than in the manufacture of charcoal, either all woody plants, such as straw, reeds, gorse, small branches, hulls and kernels of oil plants after
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industrial treatment, peat, etc., either charcoal or earth, especially in the form of dust, or appropriate mixtures,
at least some of the fuels such as those just indicated, in particular mixtures such (according to another arrangement of the invention), that certain fuels with relatively long fibers can serve as reinforcement in relation to others of a more friable character, these mixtures comprising, for example, the aforesaid woody plants in combination with the logging waste or with any other products.
In any event, it is advantageous to maximize the cohesion of the materials with a view to increasing the efficiency of the compression and, in this regard, recourse is advantageously made to yet another arrangement of the invention according to which one subjects said materials, before compression, to a treatment capable of plasticizing them to a certain extent, in particular to a relatively low temperature roasting, for example of the order of 250 to 300, or, in general, at a temperature at which the tars are released or tend to be released, said tars then acting as a binder during the subsequent agglomeration by pressure.
In each case, it is advisable to subject the slow appro- priate materials to appropriate treatments (shredding, chopping, grinding, mixing, etc.), in order to bring them to the state of relatively small particles, or even of powder, and, preferably, according to yet another arrangement of the invention, these treatments are carried out before the roasting: in this case, in fact, the roasting can be carried out at the heart, therefore perfectly, of where the possibility of ensuring the release of the tars under the best conditions, and thus obtain, after compression, perfectly homogeneous mixtures;
in addition, said arrangement leads to fuel savings, because it is possible to dispense with subjecting the wood to drying before roasting, the evaporation of the water being able in fact to take place during the actual operation of roasting, that is to say at its beginning.
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Therefore, prior to roasting, according to the previous arrangement: either a total grinding, suitable for bringing the materials in the form of pieces, flakes or grains as small as possible, or only partial grinding, in which case we have interest in carrying out additional grinding after roasting.
Thus, according to one of the embodiments that can be imagined, the following various operations will be carried out: grinding of the materials, for example previously cut wood, so as to bring them in the form of flakes taking the appearance of a coarse sawdust, the apparatus to be used for this purpose being, for example, centrifugal or roller mills, roasting the materials thus obtained, at a temperature of the order for example of 250 to 300, and preferably in a continuous operation oven, in particular rotary 'and horizontal or inclined, then recovery of the torrefied wood and, if necessary, grinding of the latter to bring it to a more or less fine powder, this grinding being able to take place at the outlet temperature from the roasting oven.
But it is also possible, according to another embodiment, to first cut the wood, but with dimensions that are small enough to ensure full roasting (dimensions for example, of the order of a centimeter). , then operate the roasting and then proceed to grinding.
In any event, this results in a somewhat powdery product which contains tars and which will lend itself particularly well to compression.
And as far as this compression operation is concerned, it is preferably carried out, according to another arrangement of the invention, at a temperature of the same order as that used by the roasting (for example 250 to 300). this so as to complete the release of the tar serving as a binder; but one could also compress at a lower temperature, in particular of the order of 150.
It should be noted that one does not have to fear the exothermic reaction tending to form when the wood reaches
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300, since, during compression molding, the operation is carried out in a vacuum and said reaction cannot extend.
Finally, it is advantageous to allow the cooling of the agglomerate to take place, in the same mold, from the aforementioned compression temperature.
It goes without saying that all molding machines can be used in combination with mechanical, hydraulic or other presses to carry out the compression process, these machines being adjusted to allow the high pressures specified to be obtained.
Advantageously, with regard to pressure molding, recourse will be had to the continuous molding process which is the subject of another French patent application, filed on August 20, 1941, under number 460.721 and under the same name and consisting in exerting compression. in a mold in which the materials can travel in a determined direction, under the effect of decompression, which automatically extracts the agglomerates obtained.
In particular, for this purpose, a tube of length significantly greater than the stroke of the compressor piston is used, the whole being arranged so that the pressure is generated, at least for the most part, by the friction of the agglomerates along the walls of the tube. ; once the process has started, with each stroke of the piston at one end of the tube, the output at the other end of an agglomerate in the form of a wafer of thickness corresponding approximately to the stroke of said piston and of diameter corresponding to that of the tube.
In order to obtain the desired compression temperature, in view of the fact that the materials may have undergone cooling on leaving the roasting process, all suitable means of heating are provided.
These heating means will be applied to the inlet of the aforesaid tube, in the case where such a tube is used; lesmatières will then have time to cool as they travel to the other end of said tube, any cooling means being able to be provided if necessary.
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The friction of the walls of the tube on the agglomerates, which generates the compressive pressure, can be increased by any suitable means as also described in said application no. 460.721; the tube may for example comprise frustoconical portions or deformable portions transversely to the axis; the temperature differences at the inlet and the outlet are themselves such as to generate an increase in friction, since the section on the outlet side is contracted with respect to the section on the inlet side.
But it is understood that the compression can take place under the pressure and temperature conditions indicated, using all other molding methods and apparatus.
As a result, whatever the embodiment adopted, an assembly is obtained whose operation emerges sufficiently from the above for it to be unnecessary to dwell on it and which presents, with respect to the methods of the genus in question already existing, many advantages, such as the following: possibility of obtaining very high densities, of the order of 1.5 to 2, so in a small footprint, possibility of lowering the humidity at a very low value, always clean handling, due to the absence of dust, possibility of using forestry by-products, and perfect homogeneity.
It may be advantageous, according to another arrangement of the invention, to coat the agglomerates, once they have been manufactured, with an appropriate substance, such as an adhesive or a binder; a coating is thus obtained which contributes to consolidating the whole, without acting substantially on the underlying layers, said coating constituting a kind of relatively hard shell compared to the internal parts of the chipboard.
This will be done in any suitable manner, for example, either by rapid soaking of the agglomerate in a bath.
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of said substance, either by spraying.
As goes without saying and as it follows moreover already from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various parts, having been more specifically considered; embraces, on the contrary, all the variants.