<Desc/Clms Page number 1>
MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION la Société dite: N.V. PHILIPS-' GLOEILAMPENFABRIEKEN Dispositif utilisé pour brûler un combustible solide. Demande de brevet hollandais en sa faveur du 24 novembre 1943.
L'invention concerne un dispositif utilisé pour faire développer de la chaleur par un combustible solide en un endroit peu approprié au montage d'un foyer pour combustibles solides.
Les dispositifs connus de ce genre consistent en un'gazogène qui, par combustion incomplète de ce combustible solide, fournit un gaz combustible. L'air nécessaire à cette combustion incomplète est insufflé dans le foyer par un compresseur indépendant. De plus, l'installation comporte un second compresseur qui fdurnit au gaz combustible sortant du gazogène l'air nécessaire pour provoquer, à l'endroit requis, une combustion aussi complète que possible du mélange air-gaz obtenu. Ces dispositifs connus présentent un inconvénient: par suite de la résistance très variable, fonction de l'état du foyer, offerte par la charge du gazogène au passage de l'air, la quantité de gaz fournie par le gazogène varie très fortement.
De ce fait, la quantité d'air requise pour la combustion du gaz fourni par le gazogène doit varier aussi, ce qui requiert la présence de régulateurs. A charge variable, c'est-à-dire lorsque la quantité de gaz développée par le gazogène doit être variable, les difficultés sont plus grandes encore, car, dans ce cas, le débit des deux compresseurs doit être modifié sans que ce réglage puisse modifier le rapport entre le gaz fourni par le gazogène et l'air utilisé pour la combustion.
La présente invention simplifie notablement l'installation; ,Les régulateurs spécifiés sont rendus superflus par le fait que.les deux compresseurs sont entraînés par le même dispositif et que leur débit est prévu de manière que l'air nécessaire pour le foyer du gazogène et l'air nécessaire pour la combustion du gaz fourni par le gazogène, se trouvent dans un rapport exact; de plus, ces compresseurs ont un débit en poids pratiquement indépendant du degré de compression. Les compres- seurs de ce genre sont connus : ce type appartiennent entre au- tres les pompes à piston à espace mort minimum et les pompes à air à engrenages, dont la "Root'sBlower" constitue une exécution particulièrement avantageuse.
Comme dans les limites utilisées dans l'application envisagée, à savoir au maximum un mètre de colonne d'eau, le débit en poids de tels compresseurs est pratiquement indépendant de la pression régnant du côté compression du compresseur, à vitesse constante du compresseur, la quantité d'air traversant le foyer du gazogène sera pratiquement constante même lorsque la composition du foyer varie pendant le fonctionnement.
La quantité de gaz fourni par le gazogène est donc constante aussi, de sorte que le compresseur qui doit fournir l'air n-
<Desc/Clms Page number 2>
cessaire à la combustion du gaz fourni par le gazogène peut fournir cet air de manière que, pour un combustible déterminé, l'air fourni au gazogène et l'air fourni pour la combustion du gaz se trouvent dans un rapport déterminé, fixé d'avance. De ce fait, les régulateurs sont devenus superflus. Une modification de l'état de charge peut facilement être obtenue en modifiant simultanément le débit des deux compresseurs, tout en maintenant un rapport constant. Comme les deux compresseurs sont à commande commune, la modification du débit des deux compresseurs peut facilement être obtenue par une modification de la vitesse d'entraînement.
L'invention peut avantageusement être appliquée dans les installations mobiles, dans des véhicules par exemple, dans lesquels la batterie normalement utilisée permet de commander les deux compresseurs à l'aide d'un moteur électrique.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Sur la figure unique du dessin, le gazogène 1 fournit par combustion incomplète d'une charge de combustible solide 2, par exemple du bois, de la tourbe, du cocke ou de l'anthracite, un gaz combustible. L'air nécessaire à cette combustion est aspiré par un compresseur 3, qui souffle cet air à travers un réchauffeur 4 et une tuyauterie 5 sous la grille 6 du gazogène 1.
Ensuite, cet air traverse la charge de combustible 2, dans laquelle se produit, par combustion incomplète, le gaz du gazogène. La charge de combustible 2 provoque une perte de charge pour l'air de combustion et cette perte de charge dépend en grande partie de la hauteur de la charge de combustible, de la présence de scories sur la grille 6, de la teneur en cendres du combustible etc., de sorte que la pression du gaz combustible produit peut fortement varier même à pression constante de l'air de combustion. Cependant pour que le gaz combustible produit fournisse une quantité de chaleur constante, il faut que ce gaz quitte le gazogène 2 à une pression constante. Pour assurer ce résultat, le compresseur 3 est du type à débit en poids constant, pratiquement indépendant de la pression régnant dans la tuyauterie 5.
Les compresseurs de ce type sont constitués par exemple par des pompes à piston à espace mort minimum, par des pompes à engrenages ou bien par une amélioration de ces dernières, connue sous le nom de "Root's Blower". A la pression maximum du gaz nécessaire dans l'application envisagée, c'est-à-dire 1 mètre d'eau, le débit en poids des pompes à air précitées par course du piston ou par tour est pratiquement indépendant du degré de compression. La quantité d'air amenée par unité de temps sous la grille 6 et partant la quantité de gaz fournie par le gazogène dépendent donc, outre du combustible utilisé, uniquement du nombre de tours du compresseur 3.
Le gaz produit dans le gazogène 2 quitte celui-ci par une tuyauterie 7, passe dans un capteur de suie 8 et atteint alors sans refroidissement intentionnel, le brûleur 9. L'air nécessaire pour assurer dans le brûleur 9 la combustion du gaz fourni par le gazogène, est aspiré en quantité requise par un second compresseur 10. Celui-ci est du même type que le compresseur précité 3, c'est-à-dire que pour la pression nécessaire pour cette application, le débit du compresseur 10 est indépendant du degré de compression.
Il est vrai qu'à charge constante du brûleur 9, la perte de charge dans les tuyauteries utilisées pour cet air de combustion sera constante, mais, lorsque la quantité de chaleur produite par le brûleur varie, et lorsque la pression dans les tuyauteries 11 change, il faut que le débit en poids soit toujours
<Desc/Clms Page number 3>
proportionnel au nombre de tours. Ces tuyauteries 11 comportent un préchauffeur 4, dont l'air de combustion pour le gazogène 1 et celui utilisé pour le brûleur 9, traversent des parties différentes. Le chauffage de ce préchauffeur 4 est assuré par les gaz brûlés du brûleur 9 après que ces gaz ont quitté par une tuyauterie 14 le réchauffeur 13 d'un moteur à gaz chaud.
En donnant aux compresseurs 3 et 10 des dimensions telles que pour la même vitesse de rotation ou pour un rapport déterminé entre leurs vitesses de rotation, chacun d'eux fournisse un débit tel que l'on obtienne le mélange requis entre l'air de combustion sortant de la tuyauterie 11 et le gaz du gazogène sortant de la tuyauterie 7, pour assurer la combustion complète, on obtient pour une production de chaleur du brûleur 9 réglable entre de larges limites, une combustion complète. Ces deux pompes à air ont, en effet, un canal d'aspiration commun 17, qui comporte un clapet 15 pour le réglage simultané du débit des deux pompes 3 et 10. Au lieu d'assurer ce réglage à l'aide d'un clapet, il est aussi possible, dans le cas d'aspiration séparée, de régler le débit par une variation de la vitesse du moteur électrique 12, accouplé aux deux pompes.
Cependant, dans les deux cas, la tuyauterie d'aspiration de l'un des compresseurs 3 et 10 devra comporter un clapet séparé 16 pour permettre la modification du débit de l'air de combustion dans le cas où le combustible utilisé dans le gazogène change. Le rapport de vitesse entre les compresseurs 3 et 10 peut aussi être réglé à l'aide d'un train d'engrenages.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTIVE MEMORY
SUBMITTED IN SUPPORT OF A REQUEST
OF PATENT OF INVENTION the Company called: N.V. PHILIPS- 'GLOEILAMPENFABRIEKEN Device used to burn solid fuel. Dutch patent application in his favor of November 24, 1943.
The invention relates to a device used to cause heat to develop by a solid fuel in a place which is not very suitable for mounting a fireplace for solid fuels.
Known devices of this type consist of a gas generator which, by incomplete combustion of this solid fuel, provides a combustible gas. The air necessary for this incomplete combustion is blown into the fireplace by an independent compressor. In addition, the installation comprises a second compressor which fdurnit to the combustible gas leaving the gasifier the air necessary to cause, at the required location, as complete combustion as possible of the air-gas mixture obtained. These known devices have a drawback: as a result of the very variable resistance, depending on the state of the hearth, offered by the charge of the gasifier to the passage of air, the quantity of gas supplied by the gasifier varies very strongly.
Therefore, the quantity of air required for the combustion of the gas supplied by the gasifier must also vary, which requires the presence of regulators. At variable load, that is to say when the quantity of gas developed by the gasifier must be variable, the difficulties are even greater, because, in this case, the flow rate of the two compressors must be modified without this adjustment being possible. modify the ratio between the gas supplied by the gasifier and the air used for combustion.
The present invention significantly simplifies installation; , The specified regulators are rendered superfluous by the fact that the two compressors are driven by the same device and their flow rate is provided so that the air necessary for the combustion of the gasifier and the air necessary for the combustion of the gas supplied by the gasifier, are in an exact ratio; in addition, these compressors have a flow rate by weight practically independent of the degree of compression. Compressors of this type are known: this type belongs, among others, to piston pumps with minimum dead space and gear air pumps, of which the "Root's Blower" constitutes a particularly advantageous embodiment.
As within the limits used in the envisaged application, namely at most one meter of water column, the flow rate by weight of such compressors is practically independent of the pressure prevailing on the compression side of the compressor, at constant compressor speed, the amount of air passing through the furnace of the gasifier will be practically constant even when the composition of the furnace varies during operation.
The quantity of gas supplied by the gasifier is therefore also constant, so that the compressor which must supply the air n-
<Desc / Clms Page number 2>
necessary for the combustion of the gas supplied by the gasifier can supply this air in such a way that, for a determined fuel, the air supplied to the gasifier and the air supplied for the combustion of the gas are in a determined ratio, fixed in advance . As a result, regulators have become superfluous. A change in the state of charge can easily be achieved by simultaneously changing the flow rate of the two compressors, while maintaining a constant ratio. As the two compressors are jointly controlled, changing the flow rate of the two compressors can easily be achieved by changing the drive speed.
The invention can advantageously be applied in mobile installations, in vehicles for example, in which the battery normally used makes it possible to control the two compressors using an electric motor.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be carried out, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of said invention.
In the single figure of the drawing, the gasifier 1 provides by incomplete combustion of a solid fuel charge 2, for example wood, peat, cocke or anthracite, a combustible gas. The air necessary for this combustion is drawn in by a compressor 3, which blows this air through a heater 4 and a pipe 5 under the grid 6 of the gasifier 1.
Then, this air passes through the fuel charge 2, in which the gas from the gasifier is produced by incomplete combustion. The fuel load 2 causes a pressure drop for the combustion air and this pressure drop depends largely on the height of the fuel load, the presence of slag on the grate 6, the ash content of the fuel etc., so that the pressure of the fuel gas produced can vary greatly even at constant pressure of the combustion air. However, in order for the fuel gas produced to provide a constant quantity of heat, this gas must leave the gasifier 2 at a constant pressure. To ensure this result, the compressor 3 is of the constant weight flow type, practically independent of the pressure prevailing in the pipe 5.
Compressors of this type are formed, for example, by piston pumps with minimum dead space, by gear pumps or else by an improvement thereof, known under the name of "Root's Blower". At the maximum gas pressure necessary in the envisaged application, that is to say 1 meter of water, the flow rate by weight of the aforementioned air pumps per stroke of the piston or per revolution is practically independent of the degree of compression. The quantity of air supplied per unit of time under the grid 6 and hence the quantity of gas supplied by the gasifier therefore depend, in addition to the fuel used, only on the number of revolutions of the compressor 3.
The gas produced in the gasifier 2 leaves the latter via a pipe 7, passes through a soot sensor 8 and then reaches, without intentional cooling, the burner 9. The air necessary to ensure in the burner 9 the combustion of the gas supplied by the gasifier is sucked in the quantity required by a second compressor 10. This is of the same type as the aforementioned compressor 3, that is to say that for the pressure required for this application, the flow rate of the compressor 10 is independent the degree of compression.
It is true that at a constant load of the burner 9, the pressure drop in the pipes used for this combustion air will be constant, but, when the quantity of heat produced by the burner varies, and when the pressure in the pipes 11 changes , the flow rate in weight must always be
<Desc / Clms Page number 3>
proportional to the number of turns. These pipes 11 include a preheater 4, of which the combustion air for the gasifier 1 and that used for the burner 9, pass through different parts. The heating of this preheater 4 is provided by the burnt gases from the burner 9 after these gases have left the heater 13 of a hot gas engine through a pipe 14.
By giving the compressors 3 and 10 dimensions such as for the same rotational speed or for a determined ratio between their rotational speeds, each of them provides a flow rate such that the required mixture between the combustion air is obtained. leaving the pipe 11 and the gas of the gasifier leaving the pipe 7, to ensure complete combustion, for a production of heat from the burner 9 adjustable between wide limits, complete combustion is obtained. These two air pumps have, in fact, a common suction channel 17, which comprises a valve 15 for the simultaneous adjustment of the flow rate of the two pumps 3 and 10. Instead of ensuring this adjustment using a valve, it is also possible, in the case of separate suction, to adjust the flow rate by varying the speed of the electric motor 12, coupled to the two pumps.
However, in both cases, the suction piping of one of the compressors 3 and 10 must have a separate valve 16 to allow the modification of the flow of the combustion air in the event that the fuel used in the gasifier changes. . The speed ratio between compressors 3 and 10 can also be adjusted using a gear train.