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La société dite : FORSCEUNGSAMSTALT 3R0I%SSOR junkers
C. m.h.H. à Münich - Allach, Bavière (Allemagne). Gazogène pour combustibles solides, à gazéificationdesc endant e . Convention Internationale : Demande de brevet'allemand F. 94.210 V/24 e déposée le 31 juillet 1943.
La présente invention concerne un gazogène pour combustibles. solides, gazéification descendante, qui est destiné en particulier'à gazéifier des combustibles con- tenant des goudrons comme le bois, le lignite, etc.. et qui convient particulièrement pour le montage à poste fixe et pour la fourniture de gaz pour des installations de moteurs de puissance relativement petite. Il est connu dans les gazogènes de ce genre de donner une allure lisse sur toute sa longueur à la ,surface intérieure de la cuve de sorte qu'elle est exempte de saillies dirigées vers l'in- térieur de la cuve et rétrécissant la section de la cuve offrant des obstacles aux mouvements du contenu descendant petit à petit.
On s'efforce ainsi d'enlever au remplissage du combustible de la cuve, l'occasion de prendre appui en forme de voûte sur de semblables saillies, ce qui provoque dans ce remplissage des cavités qui ont pour conséquence de rendre le gaz plus mauvais et qui peuvent conduire à des perturbations du fonctionnement.
Il est en outre connu dans le cas d'une semblable cuve lisse qui possède une zône de combustion s'étendant
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sur toute la section de la cuve et donc relativement large, de prévoir, outre l'amenée d'air se produisant par la périphérie extérieure,encore une amenée d'air centrale située à la même hauteur environ, de sorte que la zône de combustion (le lit incandescent) reçoit de l'air de l'extérieur et de l'intérieur . On obtient ainsi que, même en cas de faibles charges du gazogène, ctest à dire lors d'une entrée d'air réduit en conséquence, tous les endroits du lit incandescent sont alimentés en air de façon satisfaisante et restent aussi chauds qu'il le faut pour une bonne gazéifica- tion.
Ces moyens ne suffisent toutefois pas, suivant l'expérience, pour assurer également, en cas de gazogènes fixes, un fonctionnement prolongé exempt de dérangements du moteur alimenté par le gazogène. Par exemple de grandes sections de la chambre à combustible dans la partie inférieure du gazogène (dans ce qu'on appelle la zône de réduction), sont nuisibles car la grande quantité de combustible s'y trouvant, en cas de charge minime se prolongeant, se refroidit trop fortement dans le gazogène par suite du développement de chaleur réduit de façon correspondante, de sorte que la formation de gaz devient plus mauvaise et parce qu'alors quand la charge s'élève de nouveau., il faut un temps relativement long avant que cette quantité de combustible se soit échauffée de nouveau.
La production de gaz s'adapte donc seulement lentement aux fluctuations de la charge et lors de l'accroissement rapide de la charge du moteur alimenté par le gazogène, il faut s'attendre à une panne du moteur.
Les dispositifs de décendrage, dans des gazogènes connus, ne répondent pas non plus aux exigences à imposer. C'est le cas notamment pour les gazogènes à poste fixe qui ne sont pas soumis comme ceux des véhicules, à des secousses fréquentes. On prévoit en général, pour le décendrage,des grilles fixes ou mobiles placées horizontalement. Dans le cas de grilles fixes, il n'est le plus souvent pas possible d'éiliminer les cendres se formant de la cuve sans interruption de l'opération de gazéification.
Les grilles mobiles usuelles (griller
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à secousses) conduisent facilement, avec la manoeuvre fré- quente nécessaire, à de grandes pertes pour les combusti- bles qui subissent déjà dans le lit d'incandescence une transformation chimique (en charbon de bois dans un gazogène à bois, en coke dans le cas dtun gazogène à charbon) et dont la présence est nécessaire au fonctionnement.
La présente invention a pour but le développement des formes de construction mentionnées connues de gazogènes de telle manière que leurs avantages, en particulier la suppression de la formation de cavités dans le remplissage de combustible et une alimentation satisfaisante de tous les endroits du lit-incandescent au moyen d'air frais, restent maintenus et qu'en outre on produit une adaptation bonne et, rapide de la production du gaz à la charge à chaque instant, un décendrage réalisable facilement sans perturbations du fonctionnement, et par conséquent.avec une manoeuvre simple, une durée de fonctionnement relativement longue sans inter- ruption.
Suivant la présente invention, dans un gazogène fonctionnant avec gazéification descendante, pour des combustiblessolides et dais lequel la surface intérieure de la cuve a une allure liss.e sur toute sa longueur et qui présente, outre une arrivée d'air extérieure, encore une amenée d'air ' centrale située à la même hauteur, on a prévu les caractéris- tiques suivantes :
La fermeture inférieure de la cuve est formée par deux pièces fixées ensemble et raccordées de façon fixe, par rapport à la rotation, au tuyau d'amenée d'air central ;
l'une des pièces est un corps de remplissage occupant partiel- lement la partie inférieure de la cuve, s'élargissant vers le bas, c'est à dire approximativement conique, qui se raccorde par son extrémité mince supérieure au tuyau central d'amenée d'air et laisse libre,entre son bord inférieur et la,paroi intérieure de la cuve, un intervalle annulaire; l'autre partie est une plaque annulaire qui est placée à une petite distance en-dessous de l'extrémité inférieure du corps de remplissage et couvre par le bas l'intervalle, annulaire mentionné, et qui
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offre en outre au contenu.'de la cuve reposant sur eelle une surface fermée dont l'ouverture centrale est plus grande que la section du tuyau d'amenée d'air.
On a prévu en outra des moyens qui empêchent le passage du contenu de la cuve de la partie inférieure de la cuve dans un cendrier situé en-dessous de la plaque ; le tuyau d'amenée d'air est disposé de .façon à pouvoir tourner en va-et-vient avec l'obturation inférieure de la cuve et est pourvu de moyens desservis de l'extérieur, pour la rotation en va-etvient.
La paroi intérieure de la cuve a une forme de préférence cylindrique sur toute sa longueur, ou également faiblement conique, de telle manière que la cuve s'élargisse un peu vers le bas. La section transversale de la cuve peut également former, au lieu d'un cercle, un polygone, éventuellement à sommets arrondis.
Pour empêcher le passage de charbon dans le cendrier, on peut, d'une manière simple, faire en sorte que le diamètre de l'ouverture de la plaque d'obturation de la cuve soit plus petit que le diamètre inférieur du corps de remplissage, d'une- quantité telle que le charbon s'accumulant dans la partie inférieure de la cuve et prenant appui sur la plaque puisse former un talus naturel s'étendant du bord inférieur du corps de remplissage vers la plaque.
Entre le bord inférieur du corps de remplissage et la plaque, on peut prévoir également une grille qui est faite de barreaux placés verticalement ou obliquement et disposés en anneau.
L'élargissement de la plaque d'obturation de la cuve, permettant la formation d'un talus naturel, et la grille peuvent également être prévus en commun. Une semblable disposition est notamment pratique lorsque le gazogène doit être disposé sur un véhicule ou il est donc exposé à des secousses continuelles, ou bien, lorsque dans le cas d'un combustible particulièrement riche en cendres,'une rotation en va-et-vient (secouement) fréquente de l'obturation de la cuve est nécessaire. Aussi bien .les secousses que les
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décrassages répétés diminuent l'angle du talus naturel, il est donc à redouter que du charbon non brûlé parvienne en quantités.considérables dans le cendrier; par la disposition supplémentaire de la. grille, on s'oppose à ce danger.
Entre le corps de remplissage et la plaque, on a disposé en outre avantageusement des organes en formé de palettes de telle manière que lors de la rotation en vaet-vient de l'obturation de la cuve, ces organes produisent un mouvement de va-et-vient du contenu de la cuve reposant sur la plaque. On favorise ainsi la descente du combustible et en outre cela contribue à la séparation des. cendres du combustible et à l'évacuation de la cuve.
L'obturation de la cuve est avantagéusement disposée de façon à pouvoir s'abaisser dans le cendrier, de sorte qu'elle devient accessible de l'extérieur par l'ouverture ' de vidange du cendrier et peut être vidée en cas de besoin ou débarrassée, par nettoyage,de scories ou d'autres matières adhérentes.
Le dessin représente,aux fig. 1 et 4, un exemple de réalisation, chaque fois, de l'objet de l'invention en coupe longitudinale verticale.
La fig, 2 montre une coupe trmsversale par la ligne II-II de la fig.l.'
La fig.3 montre un détail de l'objet de la fig.l en vue de côté.
Les fig.5 et 6 montrent la conformation particuliè- re d'un détail, en coupe longitudinale verticale et en coupe transversale par la ligne VI-VI de la fig.5.
Le gazogène représenté aux fig. 1 à 3 présente une cuve 1 dont le côté intérieur a une forme cylindrique sur toute sa longueur et est donc exempt de rétrécissements, Le combustible, par exemple du 'bois réduit en morceaix, est chargé dans la cuve par le haut. L'ouverture de remplissage peut être fermée de façon étanché par un couvercle 2.
Dans la partie.inférieure de la cuve, on a disposé dans la paroi de celle-ci,un certain nombre de tuyères à air,3, par
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lesquelles de l'air peut entrer à l'intérieur de la cuve.
L'air à amener à ces tuyères pénètre, par l'intermédiaire dtun clapet de retenue 4, d'abord dans une chambre annulai- re extérieure 5 et ensuite dans une chambre annulaire in- térieure 6, il est ainsi obligé de circuler- contre lendroits les plus chauds de l'enveloppe de la cuve. De ce fait, cette enveloppe est refroidie efficacement et est donc protégée d'un échauffement exagérément élevé, et en même temps 1 air est fortement réchauffé. Ceci augmente à son tour la température du lit incandescent, ce qui favorise la gazéification. En outre, on a fait pénétrer dans la cuve par le bas, un tube d'amenée d'air 8 qui est pourvu d'ouvertures latérales 9 par lesquelles de l'air peut être envoyé à la partie médiane du , lit incandescent.
Par suite de l'amenée d'air au lit incandescent, non seulement de l'extérieur, mais également de l'intérieur, l'air doit pénétrer seulement peu profondément dans le lit incandescent pour le traverser complètement, malgré sa section transversale relativement grande. On obtient ainsi que le lit incandescent reçoit encore suffisamment d'air en tous les points, même en cas de faibles charges du gazogène pour qu'il ne contiennent pas dtendroits relativement froids qui in- fluenceraient défavorablement la gazéification. Le gazogène produit par conséquent, même pour une faible charge, encore un bon gaz; on évite donc de fortes fluctuations de la qualité du gaz lorsque la charge varie.
La suppression de tout rétrécissement de la cuve qui pourrait provoquer la formation dtune voûte dais le combustible s'accumulant au-dessus du lit incandescent, et les sur-. faces relativement grandes de la section transversale du 1 it incandescent qui en résultent ont pour effet que le combustible en question peut descendre sans entraves en correspondance avec la combustion se produisant dans le lit incandescent, et que par conséquent le danger de la formation de cavités est écarté pour ainsi dire complètement, même en cas de mon- tage du gazogène à poste fixe.
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En-dessous de la zône d'amanée d'air, on a disposé dans la cuve un corps de remplissage 10 de forme conique occupant partiellement celle-ci, qui se raccorde par son extrémité supérieure mince au tube central d'amenée d'air 8 et dont la base est tournée vers l'extrémité inférieure de la cuve, de telle manière que la section transversale de l'espace annulaire Il restant entre la paroi 1 de la cuve et ce corps 10 diminue vers le bas approximativement en correspondance avec la diminution de volume que subit le combustible dans cet espace annulaire pendant l'opération de gazéi- fication. A peu de distance en-dessous de l'extrémité inférieure du corps de remplissage 10,
on a disposé une plaque 12 qui recouvre par le bas l'espace annulaire 11 et présente en son milieu une ouverture 13 qui est plus grande que la section transversale du tube d'amenée dtair central qui la traverse, mais dont le diamètre est plus petit que le diamè- tre inférieur du corps de remplissage. La distance de la plaque de l'extrémité inférieure du corps de remplissage et le diamètre de son ouverture 13 sont choisis de telle manière que le contenu de la cuve se trouvant dans l'espace annu- ,laire 11 et prenant appui contre la surface fermée de la plaque peut former du bord inférieur du corps de remplissage vers la plaque un talus naturel.
Le corps de remplissage 10 et la plaque 12 sont fixés ensemble et cette liaison est produite au moyen de corps 15 en forme de palettes qli s'avancent par leur arête extérieure jusque près de la surface intérieure de la cuve et sont inclinés obliquement par rapport à l'axe de la cuve. Le corps de remplissage 10 prend appui par son extrémité supérieure mince contre une saillie 16 du tube central 8 d'amenée d'air. Celui-ci se prolonge vers le bas parme.pièce tubulaire 18 qui traverse le fond 20 du cendrier 19 et est guidée de façon à pouvoir tourner et coulisser longitudinalement dans une douille 21 fixée à ce fond. Un levier de pivotement 22 est fixé à l'extrémité inférieure du tube 18.
Une tige filetée 23.reliée à un vo:- lant à main 25 et qui peut tourner sans coulisser dams un
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palier 24 fixé au fond 20, s'engage dans un filetage d'écrou du tube 18. Le corps de remplissage 10 porte à sa base deux lames 26,27 en saillie vers l'intérieur, à arêtes parallèles tournées l'une vers l'autre, entre lesquelles s'engage une bride 30, également pourvue d'arêtes de déli- mitation parallèles 28,29, du tube 19.
A la bride 30 est reliée une bride 31 du tube 8 qui est établie de telle maè nière qu'elle peut être introduite par l'intervalle des lames 26,27 mais dépasse latéralement celles-ci après une rotation de 90 et immobilise ainsi en combinaison avec la saillie 16.l'obturation 10,12 de la cuve dans la direction axiale par rapport au tube 8, mais permet égalementune séparation rapide et simple de ces pièces. Ces. pièces 8,10,12 traversant le lit incandescent et exposées par conséquent à des attaques particulièrement fortes de la. chaleur peuvent donc facilement être remplacées indépendamment en cas de besoin.
Une rotation imprimée au-, tube 18 au moyen du levier 22 se transmet par les pièces 30,26,27 à l'obturation 10,12 de la cuve . Un pivotement en va-et-vient du levier 22 a pour conséquence que le combustible reposant sur la plaque 12 et au moins en partie aussi celui appliqué contre le corps de remplissage 10 participent à ce mouvement de va-et-vient en rotation, et que ce combustible est soulevé en même temps, lors de la rotation dans un sens, par les palettes 15, mais peut retomber de nouveau lors de la rotation dans l'autre sens et subit donc un secouement par lequel les cendres et les scories sont détachées et peuvent parvenir,par l'intervalle restant entre l'ouverture 13 de la plaque 12 et le tube 18, daisle cendrier 19. De là, elles pouvait être enlevées au moyen d'une ouverture 33 fermée par un couvercle 32.
La douille 21 guidant la pièce tubulaire 18 comporte deux surfaces de guidage superposées 34,35 entre lesquelles est disposé un intervalle annulaire 36. Cet espace annulaire est en communication d'une part parun canal 37,contenant un clapet de retenue 4,avec l'air extérieur et d'autre part, par des ouvertures 38 de la paroi du tube, avec la cavité du tube 18,
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de sorte que l'amenée d'air reste maintenue même pendant le secouement. Par la rotation de la tige filetée 23, l'obturation 10,12,15 de la cuve peut être abaissée dans le cendrier 19 et y est accessible de l'extérieur en vue du. nettoyage après dégagement de l'ouverture 33.
Par l'ouverture 13 de la plaque 12, le gaz produit dans le gazogène passe également dans le cendrier 19. Il est conduit de là par un espace annulaire 40 enveloppant le canal 9 extérieur d'entrée d'air, vers le haut vers la: conduite collectrice de gaz 41. Cette disposition a pour effet que le gaz chaud rentrant dans l'espace annulaire 40 transmet sa chaleur au moins partiellement à l'air extérieur froid amené dans l'espace annulaire 5 et est ainsi utile pour l'opération de gazéification.
L'exemple de réalisation représenté à la fig.4 diffère de celui. décrit plus haut uniquement par le fai t que la cuve 1 a, dans son ensemble, une forme faiblement conique', de telle mamière qu'elle présente du bas un diamètre un peu plus grand que du haut . De ce fait, la chute automatique du combustible en correspondance avec la combustion est favorisée fortement et en conséquence le danger de la formation de cavités' est éliminé dans .une forte. mesure.
Les fig. 5 et 6 montrent une obturation. du tube dans laquelle,entre le corps rapporté 10 et la plaque 12, on a prévu, outre les palettes 15, encore des barreaux 45 placés verti calement, disposés en anneau à une petite dis tance l'un de l'autre et qui forment une sorte de grille. Cette grille em- pêche la sortie excessive de charbon non complètement consommé dans le cendrier dans le cas ou.le charbon reposant sur la plaque est particulièrement meuble et à grains fins ou dans le cas où il faut,compter sur des secousses fréquentes du gazogène.
Avec la constitution du gazogène suivait la présente invention, on obtient les avantages de l'allure lisse de la cuve, on évite en particulier la formation de. cavités dans le remplissage de la cuve, même en cas de montage à poste f ixe.
La disposition de l'obturation. spécialement conformée de la cuve a d'abord pour effet que la quantité de combustible s'accumulant dans la partie inférieure de la cuve et participant
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à la formation de gaz est réduite et que par conséquent la production de gaz peut s'adapter relativement vite aux fluctuations de la charge.
Le support du contenu de la cuve par une plaque fermée, sa liaison rigide au corps de remplissage et la possibilité de rotation en va-et-vient de l'ensemble de l'obturation de la cuve ont pour conséquence que les mouvements de celle-ci se transmettent à une partie relativement grande du remplissage du combustible de la partie inférieure de la cuve et ameublissent celleci sans que des parties encore analogues à du charbon de bois ou à du coke soient broyées, de sorte qu'on obtient une bonne séparation et évacuation des cendres sans perte essentielle en combustible non encore brûlé complètément.
Ces circonstances favorables rendent en outre possible, même en cas d'installation fixe, de maintenir le gazogène relativement longtemps en fonctionnement sens que la fourniture de gaz doive être interrompue par moment, en particulier en vue du nettoyage de la grille, 9- '-enlèvement des résidus, etc..
Revendications.
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