FR2564102A1 - Procede de gazeification a prepyrolyse distincte, dispositif equipant un moteur thermique et combustible adapte a ce procede - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE GAZEIFICATION, A PREPYROLYSE DISTINCTE, DISPOSITIF EQUIPANT UN MOTEUR THERMIQUE ET COMBUSTIBLE ADAPTE A CE PROCEDE. L'INVENTION CONCERNE UN COMBUSTIBLE, A HAUTE TENEUR EN MATIERES VOLATILES, PREPARE POUR ETRE GAZEIFIE SUIVANT UN PROCEDE QUI UTILISE LES GAZ D'ECHAPPEMENT DU MOTEUR THERMIQUE ALIMENTE POUR UNE PREPYROLYSE DANS LA CORNUE PUIS CYCLIQUEMENT ET SOUS PRESSION UNE COMBUSTION PAR L'AIR ET UNE REDUCTION PAR LA VAPEUR DE CONDENSAT. LE GAZOGENE EMPLOYE COMPREND UN RESERVOIR 2, UNE CORNUE 41, ENTOUREE DU MANCHON 55 OU CIRCULENT LES GAZ D'ECHAPPEMENT, PARCOURUE PAR UNE VIS SANS FIN 23 ALIMENTANT LE FOUR 42 OU EST LE FILTRE CERAMIQUE 65. LES COMBURANTS SONT INJECTES PAR UN DISTRIBUTEUR 159 DONT LE CYCLE EST REGLE PAR LE MODULATEUR 162; LA PRESSION D'INJECTION ETANT PILOTEE PAR LE PAPILLON DES GAZ DU MOTEUR 7. LES GAZ SONT REFROIDIS DANS LE REFROIDISSEUR 230 OU SONT RECUEILLIS LES CONDENSATS. APPLICATIONS : MOTEURS THERMIQUES A GAZ PRODUISANT L'ENERGIE MECANIQUE A PARTIR DE VEGETAUX AVEC UN RENDEMENT ENERGETIQUE GLOBAL SUPERIEUR A CELUI OBTENU AVEC DES CARBURANTS PETROLIERS.

Description

La présente invention concerne un gazogène associé à un moteur thermique à gaz. Le procédé de fabrication du gaz et le combustible employé.

L'invention vise aussi les gazéificateurs utilisant ce procédé et les moteurs thermiques ainsi équipés, en particulier les moteurs de véhicules automobiles.

On sait que les moteurs à combustion interne transforment des combustibles en énergie mécanique. Ces combustibles se trouvent sous forme de solides, de liquides ou de gaz. Toutefois cette transformation offre un rendement et une facilité maxima avec des combustibles gazeux.

L'utilisation de combustibles liquides rend l'opération plus cofl- teuse mais elle devient rarement possible avec des combustibles solides et complètement inusitée dans des moteurs de puissance inférieure à 500 KW.

Aussi depuis des décennies divers moyens ont été imaginés pour obtenir les gaz pauvres qui actionnent les moteurs à explosion.

Vers 1860 Lenoir présente le premier gazogène pour moteur à gaz; il était affecté d'un rendement très bas mais pendant la seconde guerre mondiale des gazogènes fleurissent sur tous les véhicules, pénurie d'essence oblige!
Le procédé utilisé consiste en une combustion incomplète d'un combustible à l'aide d'un comburant, de l'air préchauffé ou non, aspiré naturellement par le moteur à gaz. Dans les appareils les - plus élaborés la vapeur vient humidifier l'-air pour augmenter la quantité de gaz produits.

Les gaz élaborés dans le gazogène sont composés principe lement d'azote, pour moitié du volume environ, de vapeur d'eau pour un quart du volume, de gaz combustibles pour 20 environ et de dioxyde de carbone pour le reste. D'où la structure classique de l'appareil en trois parties: un générateur formant aussi réservoir à combustible, le refroidisseur condense l'eau et diminue le volume du gaz en abaissant sa température et l'épurateur qui, par filtrage adapte le gaz à son utilisation dans un moteur à gaz.

Le combustible employé est du charbon de bois, du bois partiellement carbonisé et mélangé au charbon naturel, certains charbons peu cendreux ou du bois. Avec le charbon de bois ou les combustibles préparés l'énergie mécanique restituée représente 20% de I'énergie chimique contenue dans les combustibles brûlis mais la fabrication de ces produits rend leur emploi onéreux par rapport aux carburants liquides ce qui explique la rapide disparition des gazogènes après la guerre de 1939 à 1945;quant au bois naturel il fournit un rendement d'autant plus faible qu'il est plus humide et en tous les cas avec une forte proportion de goudrons difficiles à évacuer dans les appareils connus.

Dans les gazogènes classiques qui ont fait leurs preuves pendant la guerre, de nombreux inconvénients apparaissent.

- Le plus important visa le rendement énergétique faible: compte tenu des pertes lors de la préparation des combustibles spécialement adaptés il n'atteint que 10% de l'énergie chimique dis ponible dans le ou les combustibles de départ avec un maximum de 15% environ avec le bois naturel et les inconvénients liés à son emploi.

- L'appareil présente une inertie importante; sa mise en route est longue et difficile, son arrêt n'est pas immédiat.

- En ce qui concerne les appareils de moyenne puissance que lton rencontre spécialement sur les véhicules, le fonctionnement est mal contrôlai avec formation do voltes dans le générateur.

- Les appareils proposés sont lourds et volumineux et ils obèrent largement les caractéristiques des véhicules sur lesquels ils sont montés.

- De plus le chargement du combustible pénible, le nettoyage du gazogène fastidieux avec enlèvement de mâchefer, ce qui ajouté au fonctionnement irrégulier demande une surveillance constante par une main d'oeuvre avertie et entraînée.

Les gazogènes récemment proposés sont très proches de ceux qui fonctionnaient il y a quarante ans avec toutefois une tendance à escamoter certaines fonctions. C'est le cas notamment pour les brevets 2526037 et 252930I dans lesquels outre que le procédé proposé avec utilisation de bois le rend mal commode et salissant le filtrage rudimentaire du gaz produit le rend impropre à l'emploi dans un moteur classique.

Remarquons enfin que d'une façon générale les moteurs fonctionnant au gaz de gazogène manquaient de nervosité et de puissance comparé avec un moteur diesel de cylindrée égals.

La présente invention a pour but de remédier 1 ces inconvénients en proposant un combustible adapté I un procédé de fabrication se développant dans un gazéificateur destiné à équiper notamment les moteurs thermiques fixes ou mobile de moyenne puis sance à gaz d'échappement chauds.

Reprenant un des avantages importants des gazogènes classiques de petite puissance, le procédé proposé utilise du bois naturel, combustible caractérisé par son abondance, partout où l'homme est implanté, et par sa haute teneur en matières volatiles dont le procédé tire le plus grand parti. La préparation du combustible est facile: c'est un simple délit mais les dimensions du produit sont précises pour éviter de traverser directement la grille du four tout en étant suffisamment petit pour subir une pyrolyse complète pendant les quelques secondes que dure son transfert dans la cornue.

Le premier avantage spécifique du procédé de fabrication proposé consiste en une transformation du combustible en deux étapes bien distinctes.

La première phase est une pyrolyse allothermique, dans la cornue, utilisant principalement la chaleur sensible des gaz d'échap- pement du moteur thermique associé et accessoirement la chaleur sensible des gaz combustibles dans la fin du parcours de la cornue.

Cette distillation augmente l'énergie interne du combustible de la chaleur sensible récupérée sur les gaz. Nous pouvons remarquer que cette configuration est particulièrement bien adaptée pour faciliter la transmission, aux gaz combustibles fabriqués, de la chaleur résultant de la pyrolyse elle-même qui dans le cas de combustible végétal est une réaction exothermique.

Dans le four a lieu la deuxième phase: c'est une fabrication cyclique de gaz à l'eau, procédé utilisé jusqu'ici sur les gros gazogènes industriels destinés à la production de gaz de ville par exemple, avec la différence notable que dans le procédé proposé, étant donnée la très grande réactivité du charbon de bois traité ainsi que le temps du cycle extrOmement court, l'ensemble des gaz produits, tant pendant la phase de réduction par la vapeur que pendant la phase de chauffage par l'air, sont utilisés.Le gaz contenu par ce procédé a un pouvoir calorifique variable, ces variations sont toutefois minimisées par l'afflux complémentaire des produits de distillation composés pour partie de gaz de pyrolyse et pour une autre part des gaz combustibles résultant de la réduction dans 14 four des jus pyroligneux et des goudrons.

C'est ainsi que ces distillats contribuent è rapprocher le processus proposé de la fabrication dy gaz â l'eau carburé mais en employant les produits de pyrolyse comme carburant au lieu d'injection de produits pétroliers liquides.

Ce qui fait qulV l'éliiination du goudron à l'entrée du moteur thermique associé, avantage connu mais obtenu seulement dans certains gazonnes brûlant du charbon de bois, le procédé proposé allie la production d'un gaz à haut pouvoir calorifique améliorant considérablement le rendement énergétique du gazogène classique de petite puissance.

Un troisième avantage réside dans le contrôle complet de la production de gaz à l'eau par le réglage des temps d'injection des comburants, le cycle réalisé étant extrSmement court, la fourniture de iaz coubustible est constante en quantité et en qualité d'un cycle à l'autre.

Par ailleurs ce procédé prévoit le recyclage des condensats ces derniers contiennent les composés hydrocarbonés facilement con densebles qui sont entratnés avec liteau condensé. L'énergie de combustion de ces condensats s'ajoute à leur vaporisation par la chaleur sensible des gaz de gaziification,ou d'échappement, avantages connus pour augmenter encore le rendement de la transformation.

Un cinquième avantage se trouve dans la modulation de la pression des comburants air et vapeur en fonction de la charge du moteur. Cette particularité améliore la capacité du moteur thermique associé à changer de régime et de charge avec la seule dépression tubulure tel que cela se produit sur les moteurs avec gazogène à aspiration naturelle.

I1 faut remarquer que l'utilisation-de comburants sous pression vient diminuer le volume du gazogène nécsssaire en augmentant les vitesses de réaction; de plus cette surpression facilitera le remplissage des cylindres du moteur thermique associé.

Notons enfin, dans ce procédé, la faible incidence de l'humidité du combustible de départ comme avantage intéressant puisque la vaporisation en est assurée pendant la pyrolyse par les gaz d'échappement dont la chaleur sensible disponible, 1 la température requise est nettement supérieure à la possibilité d'acquisition du combustible dans la cornue. L'humidité a pour conséquence d'augmenter proportionnellement à sa teneur l'inertie du système de fabrication des gaz.

L'appareil de gazéification proposé, utilisant le procédé qui vient d'être décrit, comporte différents moyens qui viennent concrétiser ou renforcer les avantages de la présente invention.

L'appareil de gazéification -comprend un système d'alimentation positif du combustible, depuis le réservoir à travers la cornue jusqu'au four, formée d'une vis sans fin animée par un motoréducteur. Le bourrage est évité par l'intervention d'un accouplement élastique à couple limité. Une barre de liaison facilite l'écoulement du combustible en transmettant les vibrations du moteur thermique au réservoir à combustible monté sur supports élastiques.

Selon un autre aspect de l'invention, la pyrolyse est réalisée dans une cornue tubulaire entourée d'un manchon dans lequel une nervure hélicoidale oblige les gaz à faire un long trajet pour transmettre un maximum de calories au combustible pendant son transfert vers le four dans lequel la cornue entre largement pour obliger les goudrons et autres jus pyroligneux à traverser le charbon de bois en ignition.

Suivant une autre réalisation de l'invention, le fourSoutre l'avantage de son garnissage réfractaire, retrouvé dans des dispositifs connus, qui permet de confiner la combustion, possède une isolation qui limite les déperditions de chaleur pour les concentrer sur le filtrage à haute résolution qui empoche l'entraînement des petites particules, ainsi le filtre en céramique reste toujours parfaitement propre. De plus la circulation des gaz sous pression permet d'employer un filtre de très petite taille.

Un autre avantage de ce dispositif est la possibilité dtinserrer une chambre de catalyse, sur le passage des gaz, qui améliore la teneur en monoxyde de carbone au détriment du dioxyde de carbone présent dans les gaz sortant du four.

Suivant une réalisation préférée de l'invention, l'injection des comburants dans le four est confiée à un distributeur commandé par un modulateur au moyen d'un électro-aimant. Le modulateur partage le temps du cycle, d'une valeur fixe de l'ordre d'une seconde, entre injection d'air et injection de vapeur. Ce partage varie au fil du temps en fonction de la température du four qui est donnée par le thermocouple avec comme repère une température de référence trouvée expérimentalement et donnant le gaz de pouvoir calorifique volumique maximum. Dans une première plage le réglage est faible, hors des tolérances le rattrapage est plus grand de façon i orienter éfficacement la température dans le four.

On a ainsi un appareil ô fonctionnement automatique. Mais si le dispositif de réglage des rapports d'injection piloté par le thermocouple est suffisant pour un moteur fonctionnant 3 régime constant, il en va différemment si le régime est. variable d'où le réglage de la pression d'injection du comburant en fonction directe de la variation de vitesse de rotation ou de la charge du moteur thermique. Cette information est prise sur l'ouverture du papillon des gaz et transmise à la soupape de régulation de la pression de l'air comprimé dans le réservoir par une tige de commande 3 action directe. La pression d'injection de la vapeur est alignée sur celle de l'air comprimé au moyen de la soupape d'équilibrage des pressions.

Un autre avantage de cette réalisation se trouve dans la sécurité d'emploi apportée par l'injection de vapeur qui permet de noyer le four rapidement et automatiquement parcoupure de l'alimen- tation électrique.

Selon un autre aspect de l'invention le refroidisseur, dans lequel le volume des gaz combustibles diminue du fait de l'abaissement de leur température, sera choisi suffisamment volumineux pour que les gaz fabriqués pendant deux ou trois cycles puissent s'y mélanger de façon i homogénéiser leur composition et donc leur pouvoir calorifique.

Suivant une autre réalisation particulièrement intéressante de 11 invention, il est prévu un stockage du gaz combustible.

En effet un système de prélèvement fonctionnant en permanence alimente un réservoir sous pression. Ce dispositif permet d'une part l'allumage du four 3 l'aide d'une buse d'allumage qui reçoit par ailleurs deux électrodes et une arrivée d'air comprimé1 d'autre part le démarrage immédiat du moteur ô l'aide de la réserve de gaz combustible contenue dans le réservoir. I1 faut biensOr remarquer que le gazogène commence rapidement ô produire des gaz combustibles après son allumage.

L'avantage essentiel d'un tel dispositif est qu'il rend entièrement autonome le fonctionnement du moteur thermique associé.

Suivant un mode de réalisation de l'invention une isolation efficace de la tuyauterie d'échappement est assurée jusqu la sortie du manchon de cornue. Toutefois la tuyauterie isolée sera séparée de la culasse par des entretoises évitant le transmission de chaleur de la tubulure d'échappement vers la culasse. L'isolation pourra entre améliorée par un refroidissement des entretoises par les condensats qui seront ainsi vaporisés. Mais pour absorber les dilatations qui ne manqueront pas de se produire, un manchon de dilatation est prévu sur là tuyauterie d'échappetent qui sera attribué la.

mission supplémentaire d'absorber les vibrations du moteur.

Suivant une variante orientée vers l'alimentation de moteurs plus puissants, un système de distillation ô plusieurs cornues avec une circulation des gaz de chauffage suivant un cheminement calqué sur les récupérateurs de chaleur permet de maintenir la pyro lyse au niveau souhaité sur des unités de taille plus importantes que le modèle décrit0
Enfin selon une autre variante préférée, propre au moteur thermique du type. turbine ô gaz, la cornue de distillation est par tellement situe a l'intérieur de la chambre de combustion du moteur où elle distille le bois en meme temps qu'elle diminue la température de la chambre de combustion ce qui permet de limiter la quantité d'air injectée par le compresseur de la turbine pour obtenir le refroidissement de la chambre de combustion.

Les figures jointes donnent, ô titre indicatif et non limitatif, plusieurs exemples de réalisation de la présente invention.

La figure 1 est un schéma de principe d'une réalisation de l'invention avec la présentation des principales pièces, certains ensembles apparaissant en vue éclatée pour montrer l'emplacement de parties intérieures.

La figure 2 est une vue en élévation du réservoir et d'une partie du système d'alimentation coupé par leur plan de symétrie vertical.

La figure 3 est la coupe du four et du cendrier par le même plan que la figure 2
La figure 4 est une coupe du dispositif d'équilibrage des pressions de vapeur et d'air comprimé par le plan de symétrie de l'appareil.

La figure 5 est une coupe du distributeur de comburants par son plan de symétrie.

La figure 6 est une coupe du régulateur de pression de l'air comprimé par son plan de symétrie.

La figure 7 est un schéma de principe de la production des comburants et du refroidissement des gaz combustibles.

La figure 8 est une coupe d'une partie du système de démarrage par son plan de symétrie.

La figure 9 est une coupe de la tuyauterie d'échappement et de son isolation par un plan axial vertical.

La figure 10 est une vue en coupe analogue à la figure 2 d'un autre mode de réalisation du système d'alimentation en en combustible ainsi que d'une autre liaison réservoir-cornue.

La figure 11 est un schéma d'une variante du dispositif de démarrage.

La figure 12 est un schéma d'un autre mode de réalisation du démarrage.

La figure 13 est un schéma d'une variante de réalisation du réchauffement des condensats.

La figure 14 est une vue schématique.

Dans la réalisation particulière de l'invention représentée schématiquement à la figure 1 le gazéificateur est associé ô un moteur thermique à pistons. Cet ensemble comprend différentes parties que nous allons décrire en prenant comme fil conducteur l'ordre des lieux dans lequel s' opèrent les transformations successives de la gazéification du combustible depuis l'entrée au remplissage du réservoir jusqu'a la sortie à l'évacuation des gaz brûlés.

C'est ainsi que nous étudierons successivement les ensembles suivants:
- le réservoir et son dispositif de fluidisation du com
bustible.

- le mécanisme d'alimentation du combustible.

- la cornue où se fait la pyrolyse du combustible.

- le four, dans lequel a lieu la combustion incomplète,
et ses accessoires.

- l'échangeur de chaleur, entre gaz combustibles et
condensats,son fourreau et sa soupape d'équilibrage des
pressions.

- le distributeur de comburants et sa commande.

- le système de régulation de la pression des comburants.

- le refroidisseur et le recyclage des condensats.

- J'alimentation du moteur en gaz combustibles.

- le système de démarrage autonome
- la tuyauterie d'échappement, son manchon compensateur de
dilatation et son isolation.

En ce qui concerne le réservoir et son dispositif de flui disation du combustible, il est décrit en relation avec la figure 1.

Le combustible solide 1 > en cubes d'une longueur d'arête préférée comprise entre 3 et 8 mm,est placé dans un réservoir 2 étanche.

chimiquement inerte et affectant la forme d'une trémie,par la porte 3 du type autoqlave à ouverture raoide type réservoir a est place sur quatre cales élastiques 4 maintenues en place par quatre écrous 5. Les cales 4 sont montées sur le bâti fixe 6,supportant le moteur thermique 7Xpar quatre écrous 8.

Pour fluidiser l'écoulement du combustible 1 on procède à l'égalisation du lit de combustible dans le réservoir 2 en lui transmettant les vibrations du moteur 7 au moyen d'un dispositif 9 de fluidisation du combustible composé d'une barre 10, fixée solidement sur lp bloc cylindre du moteur 7 par l'axe 11, à une extrémité, l'autre extrémité de la barre 10 étant bloquée sur une oreille 12 du réservoir 2. I1 faut noter que ce dispositif 9 facilite le tamisage des cendres.

Le four est approvisionné en combustible par un système d'alimentation 13 composé d'une vis sans fin animée par un motoréducteur. Nous décrivons le système 13 en relation avec la figure 2.

Le système d'alimentation 13 est monté sur l'ouverture 14 du réservoir 20 Cette ouverture fermée par le carter moteur 15 est entourée d'une collerette 16, usinée, qui sert de centrage au carter 15. Quatre boulons 17 bloquent le carter 15 sur la collerette 16 entre ces derniers le joint 18 assure l'étanchéité.

Le carter 15 contient le mécanisme support 19 du motoréducteur 20 d'alimentation en combustible.

Le mécanisme 19 comprend de bas en haut:
- un palier lisse 21 en bronze fritté, monté dans la paroi inférieure du carter 15 et dans lequel tourne l'arbre 22.

- l'arbre 22 transmet le mouvement du moto-réducteur 20 à la vis sans fin d'alimentation 23.

- une butée à billes 24 reposant sur la paroi inférieure du carter 15 et supportant l'épaulement 25 de l'arbre 22.

- une butée à billes 26 reposant sur l'épaulement 25 laquelle peut prendre appui sur
- le couvercle 27 du carter 15, en cas de réaction vers le haut de la vis 23. Le couvercle 27 est traversé par l'arbre 22; le joint ô lèvres 28 placé dans le couvercle 27 préserve l'étanchéité du carter 15 au passage de l'arbre 22.

Entre le couvercle 27 et le carter 15, le joint 29 réalise l'étanchéité et les quatre vis 30 la fixation.

L'arbre 22 reçoit, ô sa partie supérieure, l'accouplement élastique 3I à couple limité monté par ailleurs sur l'arbre 32 de sortie du moto-réducteur 20.

Le moto-réducteur 20 actionne la vis d'alimentation 23, qui apparaît en partie sur chacune des figures 2 et 3, par l'intermédiaire de la goupille 33, fixée sur la partie inférieure de l'arbre 22 et immobilisant le corps tubulaire 34, de la vis 23, sur lequel s'enroulent deux ailettes 35 symétriques par rapport ô l'axe du tube 34.

Ces deux ailettes 35 constituent la vis sans fin qui provoque par sa rotation l'avancement du combustible 1 ô travers la cornue que nous allons décrire maintenant, avec ses accessoires manchon de dilatation et manchon de cornue, en relation avec les figures 2 et 3.

Dans sa partie basse le réservoir 2 comporte un orifice 36 équipé d'un tube 37 soudé sur son bord. Le tube 37, extérieur au réservoir 2 se termine à son extrémité inférieure par un épanouissement 38 en saillie sur le tube 37 qui retient prisonnière une bride 39.

Dans l'alésage 40 du tube 37 coulisse librement la cornue tubulaire 4I agencée de telle sorte que son bord supérieur n'atteigne pas l'orifice 36, même lorsqu'elle est portée ô haute température et qu'elle parvient ô sa dilatation maximale, afin de ne pas empêcher le combustible d'emprunter l'intérieur de la cornue 41 dont le diamètre est d'environ 8 cm.

Pour faciliter la distillation du combustible, durant les quelques secondes que durera son transit, en marche normale, vers le four 42, la paroi de la cornue est aussi mince que possible: 2 mm environ.

Une bride 43, soudée sur la cornue 41, est placée ô une distance telle du bord supérieur de la cornue qu'entre la bride 39 et la bride 43 puisse se loger un manchon de dilatation 44 destiné à absorber les dilatations de la cornue et à assurer chéité de ensemble réservoir 2, cornue 41 et four 42.

Ce manchon 44 est composé:
- d'une bride supérieure 45 fixée par quatre boulons 46 sur la bride 39,
- d'un tube annérolde 47 soudé ô son extrémité supérieure sur le talon 48 de la bride 45 et ô son extrémité inférieure sur le talon 51 de la bride 49.

- dtune bride 49 maintenue par quatre boulons 50 sur la bride 43.

- d'un joint 52 en amiante armée entre l'épaulement 38 et la bride 45 et d'un joint 53 semblable au joint 52 entre les brides 43 et 49.

La cornue 41 traverse le couvercle 54 du four sur lequel elle est soudée. Le manchon 55 de cornue, soudé à son extrémité supérieure sur la bride 43 et sur le couvercle 54 ô son autre extrémité, enveloppe la partie centrale de la cornue 4I. Entre le manchon 55 et la cornue 41 s'enroule une nervure hélicoldale 56 soudée sur la cornue 41: un canal hélicoïdal 57 est ainsi créé entre la cornue, le manchon et la nervure 56; il relie l'entrée 58 dans le manchon 55 à la sortie 59 de ce même manchon. Ledit canal, étanche, aussi bien vis à vis de l'intérieur de la cornue que de l'extérieur du manchon 55 sera suivi par les gaz d'échappement 60 du moteur 7.

Le four et ses accessoires: filtre, couvercle, jupe, cendrier, revêtement réfractaire, anneau de répartition du comburant, buse d'allumage, thermocouple et isolation vont maintenant être décrits en référence à la figure 3.

Le four 42 est divisé intérieurement en deux parties par une grille horizontale 61: la zone de catalyse 62 au dessus, et la chambre de combustion 63 au dessous. Percée de trous 64, la grille 61 doit permettre le passage des gaz vers le haut mais empêcher ltentraSnement des cubes de combustible, transformés en charbon de bois dans la cornue 41.

La cornue 4I traverse la zone 62 et pénètre dans la chambre 63 de 3 cm de façon que le distillat remplissant la chambre 63 les gaz de distillation soient obligés de franchir le charbon de bois en ignition pour y être réduits.

Dans la zone de catalyse 62 est implants la filtre gaz 65 composé de deux supports de filtres: l'un inférieur 66 et l'autre supérieur 67 entre lesquels une série de filtres tubulaires 68 en céramique poreuse tels que les filtres en alumine pure qualité nucléaire proposés par CERAVER. Les filtres 68 sont prévus pour retenir les particules d'un diamètre supérieur à 10 microns dans la zone 62 là ces particules seront oxydées. Le nombre de tubes employés est fonction de leur longueur utile, de la capacité du gazés ficateur et de la perte de charge envisagée pour l'alimentation en gaz combustibles.

Entre les filtres 68 et les supports 66 et 67 sont interposés des joints 69 en fibre céramique tels que "Fiberfrax papier" proposé par CARBORUNDUM qui doivent supporter des températures de tordre de 1000 c . Les filtres 68 sont centrés sur les supports 66 et 67 par les lamages 70.

Le support inférieur 66 est largement percé en 7I mais de façon à ce que les gaz qui empruntent ces passages arrivent à l'extérieur des filtres 68.

Bloqué sur le couvercle du four 54 par les écrous 72 sur les goujons 73 soudés dans le couvercle 54, le support supérieur 67 est évidé de façon ô délimiter une chambre 74 indépendante de la zone de catalyse entre le support 67 et le couvercle 54. Le support 67 est aussi percé en 75 dans l'axe de chaque filtre 68 pour mettre en communication la chambre 74 avec l'intérieur des filtres 68.

Entre les surfaces en contact du couvercle 54 et du support 67 est disposé un joint 76 de même nature que les joint69.

Les supports 66 et 67 sont rendus solidaires au moyen de 3 tirants 77 soudés dans le support inférieur 66, les têtes des tirants 77 coiffées d'écrous 78 se trouvent dans la chambre 74.

Ainsi le circuit des gaz sortant de la chambre de combustion 63 traverse successivement la grille 61, la chambre de catalyse 79 ( partie active de la zone 63 remplie d'un entrelac 80 de fils en nickel qualité catalyseur), le support inférieur 66, la paroi des filtres 68, le support supérieur 67, la chambre 74, le couvercle 54 pour s'échapper par la sortie 81.

La grille 61 est fixée sur trois goujons 82 soudés sur le support inférieur 66 par les écrous 83, l'espacement entre la grille 61 et le support 66, égal au quart du diamètre du four est obtenu par l'interposition de 3 entretoises 84.

Quant au diamètre du four il est tel que, le four étant rempli de charbon de bois ce qui réduit la section de passage au quart de la section du four, les gaz combustibles produits n'aient pas une vitesse supérieure à 5 m/s.

La hauteur de la chambre de combustion vaut 1 fois et demi le diamètre.

Quatre boulons 85 fixent le couvercle 54 sur le bâti6.

Le four est pour sa part composé d'une jupe cylindrique 86 soudée sur une collerette extérieure 87 située à sa partie supérieure; maintenue solidement par douze boulons 88 sur le couvercle 54, la collerette 87 est soudée sur un évasement de la jupe 86 qui coiffe les écrous de fixation du support 67. L'étanchéité entre la collerette 87 et le couvercle 54 est réalisée par un joint en amiante armée 89.

La jupe 86 possède une seconde collerette 90 à sa partie inférieure pour fixer le cendrier 91, muni lui-mênie d'une collerette 92, à l'aide des huits boulons 93.

La collerette 92 présente un chambrage circulaire 94 qui permet de loger la grille 95 du cendrier, laquelle est chargée de laisser passer les cendres et de retenir le combustible en cubes. Cette grille affecte une forme légèrement tronconique vers le bas.

Entre les collerettes 90 et 92 se trouve le joint 96 en amiante armée.

Le cendrier est un tube cylindrique fermé à la partie inné~ rieure par une porte étanche 97 du type autoclave à ouverture rapide; elle sert à la vidange du cendrier, celle ci ne peut avoir lieu que lorsque le four 42 est froid.

A l'intérieur du four et protégeant la jupe est disposé un revêtement réfractaire 98 ayant la forme deun tube à paroi épaisse.

Le revêtement 98 présente deux logements de diamètre intérieur piffé~ rent:le logement 99, de grand diamètre à la partie supérieure dans laquelle se trouve le filtre 65, dont la paroi a 2,5 cm d'épaisseur et le logement 100, délimitant la chambre de combustion 63 et la chambre de catalyse 79, dont la paroi a 4 cm d'épaisseur. Entre la face supérieure 101 du revêtement 98 et le support 67 vient se placer le joint en fibre céramique 102.

La face inférieure 103 du revêtement 98 repose partiellement sur un anneau I04, de répartition du comburant, percé régulièrement de trous I05 mettant en communication l'intérieur du tube de l'anneau 104 et la chambre de combustion 63. Le nombre de trous 105 de 2 mm de diamètre se calcule en prenant la surface totale des trous égale à la moitié de la section du tube de l'anneau 104. On notera que l'axe des trous est orienté vers le haut a 45 de la verticale.

L'anneau 104 est relié à une conduite 106 de même section qui amène dans le four l'air comprimé ou la vapeur en fonction des nécessités du cycle de fabrication du gaz combustible. Noyée en partie dans la collerette 90, la conduite 106 s'en trouve renforcée.

La jupe 86 présente au dessus de l'anneau 104 un orifice 107 communiquant avec la chambre de combustion et destiné ô l'allumage du combustible contenu dans le four 42. L'orifice 107 est entouré d'un tube 108 soudé sur la jupe 86 et portant une bride 109 sur laquelle vient se fixer la buse d'allumage 110 par trois boulons 111, un joint 112 en amiante armée assurant l'étancheité entre bride 109 et buse 110. Une conduite d'amenée de gaz 113, une conduite d'arrivée d'air comprimé 114 et deux électrodes d'allumage 115 forment l'équipement de la buse 110.

Un thermocouple 116 traversant la jupe 86 et l'isolant 98, est disposé dans une position diamétralement opposée ô l'orifice 107.

il faut remarquer que tant la buse équipée de ses accessoires que le thermocouple peuvent s'extraire de la jupe sans endommager le revêtement réfractaire ni obérer I'étancheité du four.

La jupe 86 est entourée d'une couche de laine de verre 117 de 3,5 cm d'épaisseur maintenue en place par une tôle 118 en inox à office de fourreau dont les deux bords sont reliés par des vis ô tôle 151.

Le four est relié à l'échangeur de chaleur dont la description, ainsi que celles de ses constituants fourreau et soupape d'équilibrage, est faite en relation avec les figuras 1, 3, 4 et 7.

Sortant du four en 8I les gaz empruntent la tuyauterie 119 portant l'échangeur de chaleur 120. Elle débute par un tube coudé 121 dont l'une des extrémités est soudée sur le couvercle 54 et l'autre, munie d'un épaulement 122, retiens prisonnière une bride 123 fixée sur une bride semblable 124 par quatre boulons 125. Entre l'épaulement 122 et la bride 124, nous plaçons le joint 126 en amiante armée pour assurer
En traversant la bride 124 les gaz pénètrent dans l'échangeur de chaleur 120.Cette bride est soudée sur la tubulure d'entrée 127 dans ltéchangeur 120 qui comporte un fourreau 128 soudé sur la tubulure 127
Le fourreau 128 possède une entrée des condensats 129, une sortie de vapeur 130 et une soupape d'équilibrage 131 de pression de la vapeur commandée par la pression de l'air comprimé qui arrive dans le couvercle 132 de la soupape par la tuyauterie 133 venant du réservoir 134.

La soupape d'équilibrage 131 est décrite en détail en relation à la figure 4. Elle se compose:
- d'un couvercle 132, soumis à la pression de l'air com primé,- possédant un bossage 135 servant à la fois à diffuser l'air comprimé par la rainure 136 et à limiter le débattement de
- la membrane élastique 137 inserrée entre le couvercle 132 et
- le corps de soupape 138. La membrane 137 est bloquée entre le corps 138 et le couvercle 132 au moyen de huit boulons 139. Entre membrane et couvercle le joint 140 réalise l'étanchéité.

Sous la pression de l'air comprimé la membrane 137 se déforme à l'intérieur du chambrage 141 contenu dans le corps 138.

Ces déformations sont transmises par
- le pied d'appui 142 à la coupelle 143 au moyen de la queue filetée 144 fixée sur la coupelle 143. Le contre-écrou 145 bloque le pied d'appui 142 à la distance voulue de la coupelle qui coulisse à l'intérieur 146 du corps 138, et possède un trou d'équilibrage des pressions 147.

- Le ressort de tarage 148 applique l'effort variable sur
- la soupape 149 plaquée sur son siège 150 à l'intérieur 146 du corps 138. Elle glisse avec un jeu important dans l'int6- rieur 146 pour permettre l'échappement de la vapeur à travers le trou 147 d'bord t bord et l'évacuation ô l'atmosphère ensuite par la mise à l'air libre 152 de l'intérieur 146 du corps 138.

En fonctionnement normal une fuite de vapeur exista; elle manifeste que l'ensemble des condensats n'est pas utilisé pour l'alimentation du four.

La liaison de la soupape 131 et du fourreau est obtenue par quatre boulons 153 immobilisant le corps 138 sur la bride 154 du fourreau 128. Entre corps 138 et bride 154 le joint 155 assure l'étanchéité.

La vapeur agit sur la soupape 131 ô travers la canalisation 156,percée dans le corps 1381laquelle est reliée à laine térieur du fourreau 128 par le canal 157.

Dans ces conditions, le fonctionnement de la soupape d'équilibrage 131 s'établit comme suit:
Au repos le ressort 148 applique la membrane 137 sur le bossage 135 et la soupape 149 sur son siège. Dès les premiers tours du moteur 7, le compresseur 158 actionné par celui-ci, envoie de l'air comprimé dans le réservoir 134 et par la tuyauterie 133 vers la soupape 131.Par ailleurs l'échangeur 120 commence ô vaporiser les condensats ce qui a pour effet d'augmenter la pression dans le fourreau 128; lorsque cette pression est égale à celle'de l'air comprimé, la poussée de la vapeur sur la soupape 149 équilibre l'action du ressort 148: dès lors si la pression de la vapeur augmenta, la soupape 149 repousse le ressort 148 et la vapeur s'échappe à l'air libre jusqu'à ce que l'équilibra soit à nouveau atteint, ce qui a pour effet de refermer la soupape 149,
Le réglage de la longueur libre laissée au ressort permet d'ajuster les pressions de l'air et de la vapeur.

Après sa fabrication dans l'échangeur 120 la vapeur est dirigée vers le four 42 à travers le distributeur de comburant 159 piloté par le système de commande 160 composé d'un électroaimant 161 d'un modulateur 162 et du thermocouple 116 du four.

Cet ensemble est décrit en relation avec les figures 1, 5 et 7.

Ainsi le distributeur 159 est essentiellement composé d'un corps 163 ayant la forme d'un té renversé.

Ce corps 163 comporte deux chambras intérieures cylinZ driques 164 et 165 ayant le mme axe et communiquant entre elles.

Elles se terminent par des troncs de cône 166 et 167 respects vement; symétriques par rapport à l'axe du corps 163. Dans ces chambres circula le tiroir mobile 168, cylindrique, il possède une tête 169 dans la chambre 164. La tète 169 possède une empreinte hexagonale 170, en creux orientée vers l'extérieur pour le montage du tiroir mobile 168, et une partie conique 171 qui vient s'ajuster sur le cône 166 de la chambre 164 qui reçoit l'air comprimé. La tète du tiroir 168 se prolonge par une tige 172 qui traverse la communication 173, entre les chambres 164 et 165, puis la chambre 165. Le diamètre de la tige 172 diminue par paliers. Le premier palier 174 se trouve dans la communication 173; avec le second palier 175 il forme un épaulement 176 qui sert de butée à un cône 177, symétrique du cône 171, qui vient s'ajuster sur le cône 167 de la chambre 165. Le cône 177 est bloqué en position par l'écrou 178 vissé sur la tige 172 filetée sur une partie du palier 175. La tige 172 pénètre ensuite dans l'électro-aimant 161 qui manoeuvre le tiroir 168. Entre l'écrou 178 et ltembase de l'électro~aimant 161 se trouve le ressort 179 qui met en contact les cônes 177 du tiroir et 167 du corps du distributeur 159 lorsque cesse l'action de l'électro-aimant.

La chambre 164 est fermée par le couvercle 180 fixé grâce aux quatre vis 181 sur le corps 163. Entre le couvercle 180 et le corps 163, l'étanchéité est assurée par le joint 182.

De façon similaire, l'électro-aimant 161 est maintenu par les quatre vis 183 sur le corps 163 tandis que le joint 134 réalise l'étanchéité entre 1'électro-aimant 161 et le corps 163.

Le distributeur 159 est équipé d'une bride de fixation 185 montée par quatre vis 186 sur la bride 187 portée par l'extrémité extérieure de la conduite 106. Percée dans le corps 163 du distributeur, la canalisation 188 relie la communication 173 à la conduite 106. Entre les brides 185 et 187 le joint 189 est chargé de garder l'étanchéité.

Nous allons maintenant développer plus précisémment le fonctionnement du système de commande 160 du distributeur et les relations entre ses trois composants: électro-aimant, modulateur et thermocouple.

Lorsque l'électro-aimant est excité par le modulateur, tel qu'il est représenté à la figure 5, l'air comprimé est injecté dans le four. Au contraire lorsque l'électro-aimant est est au repos c'est la vapeur qui est injectée: ceci se passe ainsi en fonctionnement continu stable.

En conséquence, lors de l'arrêt du moteur 7 la vapeur continue d'alimenter le four ce qui a pour effet de le noyer et d'ar rêter rapidement la combustion: c'est un élément de sécurité primordial.

Mais une minute environ après l'arrêt du moteur 7, l'élec- trovanne temporisée 190 montée sur la tuyauterie 130 vient fermer l'alimentation du four en vapeur. L'6lectrovanne 190 ouvre la tuyauterie 130 dès le démarrage du moteur 7 et reste ouverte tant que le moteur fonctionne.

Au démarrage du moteur 7, le modulateur 162 commande le déplacement du tiroir 168 par l'électro-aimant, ce qui a pour conséquence d'ouvrir l'alimentation du four 42 en air comprimé et cela jusqu' ce que le thermocouple 116 ayant atteint pour la première fois, depuis le démarrage,îa température de référence enclenche la relais thermique 191 dans le modulateur 162. Alors le modulateur exécute un cycle: coupure de la tension de llélectro-aimant 161 puis mise sous tension à nouveau et ainsi de suite jusqu' l'arrêt du moteur, ce qui déclenche aussi le relais thermique 191.

La mise sous tension ouvre le passage de l'air comprimé vers le four 42 par déplacement du tiroir 168 vers 11 électro-aimant 161,.on notera que l'avancement du tiroir se fait de telle sorts que l'arrivée de vapeur soit fermée avant que ne soit découverte l'entrée de l'air comprimé.

Le temps d'action de l'air comprimé est plusieurs fois plus long que le temps d'action de la vapeur d'eau, mais le rapport des temps d'ouverture respectifs de chaque comburant sera établi précisemmant lorsque l'analyse des gaz combustibles sortant du four fonctionnant en régime continu, à la vitesse de rotation nominale du moteur 7, donne le pouvoir calorifique volumique maximum. On aura ainsi défini pour le thermocouple une température de référence avec sa plage de tolérance,correspondant à la variation de la température au cours du cycle du modulateurvaugtenté d'une tolérance due aux appareils.

A partir de ces considérations le thermocouple 116 règle dans le modulateur le rapport de la durée d'ouverture de l'air comprimé par rapport à la durée d'ouverture de la vapeur d'eau en fonction de cette température de référence. Ainsi lorsque le ter mocouple enregistre une augmentation de-température supérieure ô la variation admise, il commandera une augmentation du temps d'ou- verture de la vapeur d'eau entraînant un refroidissement du four plus important par la vapeur et, le temps du cycle du modulateur étant constant, un moindre réchauffement par la diminution du temps d'injection d'air comprimé alimentant la combustion.A l'inversa lorsqu'une diminution de température, par rapport ô la température de référence, sera enregistrée au thermocouple celui-ci provoquera t-il une diminution du temps couverture de la vapeur et un allongement du temps d'action de l'air comprimé.

Toutefois comme les actions de la vapeur d'eau et de l'air comprimé ajoutent leur effet, pour éviter les phénomènes de pompage las variations des temps d'ouverture seront-elles très faibles dans une plage proche de la température de référence appelée plage de réglage fin et triplées dès que la température enregistrée s'éloignera de cette plage. Par exemple pour une durée de cycle de l'ordre d'une seconda, la variation représente une fraction d'un centième de seconde dans la plage de réglage fin.

Le dispositif de régulation de la pression est détaillé an référence aux figures 1 et 6.

La pression de l'air comprimé dans le réservoir 134 est réglée par la soupape de régulation de la pression 192. Cette soupape est composée:
- d'un corps de soupape 193 fixé sur la bride 194 du réservoir 134 par quatre boulons 195, l'étanchéité entre corps 193 et bride 194 est assurée par le joint 196.

- d'une soupape 197 à portée conique, qui vient se plaquer sur le Siège 198, de même forme, situé dans l'intérieur 199 du corps 193 où elle peut coulisser avec un jeu important.

- d'un ressort de tarage 200 qui maintient la soupape sur le siège et contrebalance la pression à l'intérieur du réservoir 134
- d'un coulisseau 201 qui guide le ressort 200. I1 y a un trou 202 dans le fond 203 du coulisseau pour la mise à l'air libre; le coulisseau est ajusté pour glisser dans l'intérieur 199 du corps de soupape.

- d'une came 204 axée sur le corps 193 et ramenée en position neutre, indiquée en pointillé sur la figure 6, par un ressort spirale 205. Ce ressort est fixé entre le corps 193 et son couvercle 206.

- d'une tige 207 de commande de la came 204 qui reçoit l'axe d'articulation 208 de la tige 207. Cette dernière sort du corps de soupape par l'ouverture 209 pratiquée à cet effet dans le corps 193, ouverture qui met aussi 1'intérieur 199 du corps à l'air libre.

Le couvercle 206 est positionné sur le corps 193 ô l'aide des trois vis 210 placées dans trois bossages 211 du corps.

La pression de l'air comprimé agit sur la soupape 197 ô travers le canal 2I2, dans le corps 193, relié à l'ouverture 2I3 de la bride 194.

Telle qu'elle vient d'être décrite la soupape 192 fonctionne de la façon suivante:
la commande positive du papillon des gaz 2I4 du moteur 7 a pour effet d'augmenter la vitesse de rotation du moteur, donc la vitesse des gaz combustibles dans le dispositif de fabrication ceci augmente les pertes de charge notamment au passage du filtre; la pression de l'air comburant doit donc astre augmentée ainsi que le débit, cela étant facilité par l'augmentation corrélative de la vitesse du compresseur 158 entraîné par le moteur 7 mais conpîété par l'action de la came.

Donc la position angulaire du papillon des gaz 2I4 détermine la position de la tige 207 et il suffit de définir les positions extrêmes et la fonction pour relier ces deux positions qui est concrétisée par la courbure de la came 204; ainsi d'une part la position "ralenti" sera.telle qu'elle élimine l'effet de la came 204 sur le ressort de tarage 200: alors la pression dans le réservoir 134 s'établit à une valeur nominale de 0,5 bar au dessus de la perte de charge dans la ligne de fabrication du gaz combustible; autre part la position "pleins gaz" s'obtint avec la levée complète de la came 204 lorsque le papillon 2I4 est ouvert en grand, la pression dans le réservoir est alors maximum ( tel que représenté sur la figure 6).

On notera une fuite d'air comprimé par l'ouverture 209 à toutes les vitesses sauf au régime le plus élevé.

Reprenons maintenant la description du circuit des gaz combustibles au niveau du refroidisseur et du recyclage des condensats en relation avec les figures 1 et 7.

Les gaz combustibles sont amenés au refroidisseur 230 par la tuyauterie ïl9 qui sort de l'échangeur 120 avec la tubulure 2I5 sur laquelle la bride 2I6 est retenue prisonnière par l'épaulement 2I7 lequel est séparé de la bride 2I8 par le joint d'étanchéité 2I9; les brides 2I6 et 218 étant assemblées par les quatre boulons 220.

La bride 218 est soudée sur la tubulure d'entrée 22I du refroidisseur 230,monté sur le bâti 6,grâce 3 deux supports élastiques 222 à la partie basse et un tirant 223 à la partie haute.

Le refroidisseur 230 comprend:
- une bote à eau 224, dans la partie inférieure, munie de la tubulure d'entrée 221, du départ des condensats 225 et de deux capteurs de proximité: un capteur de niveau haut 226 et un capteur de niveau bas 227. Le capteur 226 commande la mise en marche de la pompe de dégagement 228 des condensats et le capteur 227 arrente la pompe 228 lorsque le niveau bas est atteint. Prévue et montée de telle sorte qu'elle n'affecte pas l'étanchéité du refroidisseur 230 lorsqu'elle est ô l'arrêt, la pompe 228 remplit un réservoir 229 avec trop plein.

Sur le fond du réservoir 229 est branchée une canalisation 231 qui permet l'alimentation de la pompe 232 dont le débit est prévu pour approvisionner le four en régime maximum par la tuyauterie 233 qui est munie d'un clapet anti-retour 234 et arrive dans l'échangeur 120 par l'entrée 129 des condensats.

- un faisceau de refroidissement 235 offre une surface aussi grande que possible à l'action d'un ventilateur électrique 3I2 fonctionnant en continu.

- une boîte à air 236, à la partie haute du refroidisseur, estpourvue d'un embout de départ 237 des gaz combustibles.

Nous allons maintenant décrire l'alimentation du moteur thermique 7 en relation avec les figures 1 et 8
Pendant le fonctionnement du gazéificateur, le moteur 7 est alimenté en gaz combustible par la canalisation souple 238 qui relie l'embout 237 du refroidisseur 230 à l'entrée 239 d'un té de dérivation 240. La première sortie 241 du té 240 est équipée d'un raccord souple 242 qui réunit le té 240 et la conduite 243 laquelle amène les gaz combustibles au mélangeur 244. Entre les conduites 242 et 243 est implanté le clapet anti retour 3I3 qui empêche le compresseur 249 d'aspirer de l'air à travers le mélangeur 244.

Entre la conduite 243 et le mélangeur 244 la vanne de sécurité 245 est installée qui permet d'arrêter l'alimentation en gaz combustibles. La vanne 245 possède une grille de sécurité 246 à chaque extrémité destinée à éviter la propagation des flammes dans la conduite de gaz combustibles lorsqu'il se produit des retours de flammes au mélangeur.

Tous les raccords souples devront résister à des pressions de 3 bars ils sont maintenus par des colliers genre SERFLEX.

Le système de démarrage autonome est maintenant développé en référence à la figure 1.

Prenant sa source sur l'alimentation principale du moteur 7 par la deuxième sortie 247 du té 240, le prélèvement utilise la tuyauterie 248 pour rejoindre le compresseur à gaz 249 qui refoule les gaz comprimés dans le réservoir 250 à travers la conduite 25I sur laquelle est monté un régulateur de pression 252.

Le régulateur 252 est chargé de mettre en route le compresseur 249 lorsque la pression à l'intérieur du réservoir 250 est trop faible et d'arrêter le compresseur lorsque la pression dans le réservoir 250 atteint sa valeur nominale. Un clapet anti-retour 253 est placé sur la conduite 251 entre le compresseur 249 et le régulateur 252. Le clapet anti-retour possède une entrée 254, obturée en fonctionnement normal de façon étanche, qui sert à introduire dans le réservoir 250 du gaz combustible de provenance extérieure au gazéificateur en cas d'insuffisance accidentelle de pression dans le réservoir 250.

Lors du démarrage du moteur 7, le gaz est approvisionné à partir du réservoir 250 qui est raccordé à la cuve tampon 255 par la conduite 256 sur laquelle est installée une électrovanne 257 ouverte par le démarrage du moteur 7. Le dispositif de démarrage va maintenant être décrit en détail en relation avec la figure 8.

La cuve 255 alimente un mélangeur de démarrage 258 qui débouche en aval du papillon des gaz 2I4, l'air nécessaire au mélange détonant arrivant à travers la vanne 259 jumelée avec l'électrovanne 260 par le bras de liaison 26I. L'électrovanne 260 fonctionne en même temps que I'électrovanne 257.

Dès que la production du gaz combustible commence dans le four le modulateur 162 déclenche la fermeture des vannes 257 et 260 en mSme temps que le premier cycle de fabrication du gaz.

Une ventilation du four est assurée, pendant le démarrage, pour évacuer dans le moteur 7 les gaz de pyrolyse par la tuyauterie 311 qui court-circuite la vanne de sécurité 245. On remarquera que le départ de la tuyauterie 311 est situé entre les deux grilles de sécurité 246 et qu'elle débouche en aval du mélangeur de démarrage 258 par l'ajutage 262 muni d'une vis de réglage 263.

La vanne 259 est équipée d'un by-pass 264 donnant une arrivée d'air, réglable par la vis 265, qui, mélangé au gaz arrivant par la tuyauterie 311, permet le fonctionnement au ralenti dès que le mélangeur de démarrage 258 est occulté.

Après le démarrage du moteur 7, pour permettre le fonctionnement du gazéificateur, une opération est indispensable: c'est l'allumage du four. A cet effet la conduite de gaz 113 relie la cuve 255 à la buse d'allumage 110 en traversant l'électrovanne 266 qui ouvre la canalisation dès le démarrage du moteur 7, commandée en cela par le modulateur 162 qui déclenche en même temps l'ouverture de l'électro- vanne 267 montée sur la tuyauterie 114 d'amenée d'air comprimé à la buse 110 depuis le réservoir 134.

Après leur combustion les gaz brûlés sont conduits dans le manchon de cornue par la tuyauterie d'échappement que nous allons décrire en référence aux figures 1, 3 et 9.

Les gaz d'échappement sortent de la culasse 268 du moteur 7 et pénètrent dans la tuyauterie d'échappement 269 par les entretoises 270.

Les entretoises 270 sont séparées de la culasse 268 par un joint 272 en amiante armée, un joint semblable 273 sera placé entre la tubulure 27I et les entretoises 270.

La liaison entre l'entrée 58 dans le manchon de cornue 55 et la tubulure 27I est obtenue par la tuyauterie de chauffage 274.

Entre la bride 275 fixée sur la tubulure 271 et la bride 276 solidaire de la tuyauterie 274 est interposé un joint 277 en amiante armée, les brides 275 et 276 étant réunies par les deux boulons 278.

proximité de la bride 276, sur la tuyauterie 274 est implanté le manchon de dilatation 279 destiné à absorber les dilatations de la tuyauterie 274 et les vibrations du moteur 7.

Le manchon 279 se compose d'un fourreau 280 et dtun manchon mâle 28I que nous allons décrire successivement.

- Le fourreau 280 est soudé sur la tuyauterie 274 par l'in
termédiaire du fond de fourreau 282 circulaire. Concentriquement à la tuyauterie 274 un boitiez cylindrique 283 est soudé sur le fond 282 et possède à l'intérieur de sa bouche libre un demi-tore d'usure soudé 284. Sur le pourtour du fond 282 est soudé l'une des extrémités d'un tube annelé 285 dont l'autre extrémité est soudée,elle,sur la bride 286 qui sert à la fixation du fourreau 280. Cette bride 286 est traversée par un tube 287 soudé sur elle et contenu dans le tube annelé 285. Le diamètre extérieur du tube 287 est tel qu'il vient coulisser librement sur le demi-tore 284.Entre la canalisation formée par le tube 287 et le boitier 283 d'une part et le tube annelé 285 d'autre part est disposé un matelas de laine de silice 288 destiné à éviter les transmissions de chaleur par rayonnement. On remarquera que la partie 289 de la tuyauterie 274 située dans le fourreau 280 est fortement épaissie.

- Le manchon mâle 28I se compose d'une bride 290 soudée sur la tuyauterie 274 dont l'extrémitS 29I contenue dans le fourreau 280 présente un évasement 292 qui se termine par le cylindre 293.

Coulissant avec un faible jeu dans le tube 287, le cylindre 293 possède dans l'embouchure un demi-tore d'usure 294 soudé sur sa face interne et destiné à glisser sur l'extrémité 289 avec un jeu minimum.

Les brides 286 et 290 sont séparées par le joint 295 en amiante armée et solidement reliées par les boulons 296 au support élastique 297 monté par l'écrou 298 sur le bâti 6.

Dans ces conditions les vibrations ne sont pas transmises et les dilatations sont absorbées par le manchon 279.

La tuyauterie 274 se termine par la bride soudée 299. Sur l'entrée 58 dans le manchon 55 est implantée la bride 300. Les brides 299 et 300 sont séparées par le joint en amiante armée 301 et sont solidarisées par les quatre boulons 302.

Les conduites de gaz d'échappement: tubulure d'échappement 27I, tuyauterie de chauffage 274 complète et le manchon de cornue 55 reçoivent une isolation 303 particulièrement soignée composée de quatre couches isolantes:
- la première couche 304 est constituée de FIBERFRAX papier de mise en oeuvre facile. Cette couche est maintenue en place par un fil d'acier inox 305.

- la deuxième couche 306 est du FIBERFRAX DURABLANKET positionnée par un enroulement de fil d'acier inox 307,
- la troisième couche 308 est formée d'une laine de roche de 8 cm d'épaisseur formant deux demi-coquilles pour la facilité de pose et maintenues en place par
- la quatrième couche 309 qui consiste en une tôle d'acier inox, poli de 1 mm d'épaisseur, à office de manchon dont les deux bords sont reliés par des vis à tôles 310.

I1 est bien entendu que l'on peut modifier des détails dans la réalisation qui a été décrite ou leur arrangement sans sortir de la présente invention.

On pourrait par exemple adopter un combustible aggloméré à partir de déchets de bois, incluant ou non une certaine proportion de' combustibles minéraux ou de déchets liquides combustibles.

La figure 10 donne une variante de réalisation de l'invention.

Le système d'alimentation en combustible 13 est composé d'un vibreur 340 monté sur le couverclc-support 341, qui vient obturer ltouverture 14 du réservoir 2, bloqué par les quatre boulons 17, le joint 18 assurant ltétanchéité.

Le vibreur est monté à l'intérieur du réservoir et il agit par l'intermédiaire de la tige tubulaire 342 qui traverse le réservoir, la cornue et arrive dans le four 42. La tige 342 est équipée d'arêtes de poisson 343 positionnées sur deux courbes héli cotidales symétriques par rapport à l'axe dc la tige 342.

Le vibreur est mis sous tension par l'alimentation 344 qui franchit le couvercle 34I sans obérer 'l'étanchéité du réservoir 2.

Cette proposition permet d'éliminer le dispositif de fluidisation du combustible.

La figure 10 donne une autre variante de réalisation de l'invention.

C'est une simplification supprimant le manchon de dilatation 44. La bride 43 est directement fixée sur la bride pri sonnière 39 par les boulons 46 et le joint 52 est placé entre la bride 43 et l'épanouissement 38. Cet assemblage suppose que le réservoir 2 est monté flottant pour absorber les dilatations de la cornue 41. En conséquence les pièces composant le manchon 44, le joint 53 et'les quatre boulons 50 sont éliminés.

La figure 11 donne le schéma d'une troisième variante de réalisation de l'invention.

Le gaz necessaire au démarrage du moteur thermique 7 et à allumage du four 42 sont fournis par une source extérieure au gazéificateur. Ce sera d'ailleurs un impératif pour le premier déw marrage du gazéificateur. Alors les pièces suivantes sont supprimées: le té 240, la conduite 248, le compresseur 249, la conduite 25I, le régulateur 252, le clapet anti-retour 253 et les conduites 242 et 243
La canalisation 238 relie directement l'embout 237 à la vanne de sécurité 245. Le gaz arrive dans la cuve tampon 255.

La figure 12 donne une variante particulièrement intéressante de l'invention pour l'équipement d'un moteur diesel.

Le système de démarrage autonome est superflu mais l'allumage du four devra être assuré par le réservoir à gaz. Les parties suivantes pourront être supprimes: le té 240, la conduite 248, le compresseur 249, la conduite 25I, le régulateur 252, le clapet antiretour 253, le mélangeur de démarrage 258, la,cuve - tampon 255, la conduite 256, l'électrovanne 257, la vanne 259, l'électrovanne 260 et le bras de liaison 26I.

La conduite de gaz 113 relie le réservoir à gaz 250 directement à la buse d'allumage 110 à travers l'électrovanne 266.

La figure 13 donne une autre variante de réalisation de l'invention.

Dans cette proposition les gaz d'échappement remplacent pour la fabrication de la vapeur les gaz combustibles. L'échangeur de chaleur est du même type que l'échangeur 120 mais son action est plus rapide.

On peut noter toutefois que les 2 types d'échangeur peuvent coexister.

Les modifications apportées consistent en ce que la tuyauterie 119 relie directement la sortie du four 81 au refroidisseur 230, la bride 123 prisonnière sur le tube coudé 121 porté par le couvercle 54 est fixée sur la bride 218 de la tubulure 22I d'entrée dans le refroidisseur 230. Entre les brides 123 et 2I8, le joint 219 assure l'étanchéité et les quatre boulons 220 la fixation.

Sur la sortie 59 du manchon 55 est implanté ltéchangeur 120. La bride 350 retenue prisonnière par l'épaulement 35I de la sortie 59 est immobilisée sur la bride d'entrée 124 dans l'échangeur 120 par les quatre boulons 125, le joint 126 assurant l'étan- chéité entre l'épaulement 35I et la bride 124.

Sur la tubulure de sortie 2I5 est branché la conduite d'échappement des gaz 352: la bride 2I6 de la tubulure 2I5 est boulonnée sur la bride 353 de la conduite 352.

Une autre variante non représentée peut être réalisée pour la fabrication classique du gaz à l'air sur un appareil moins couteux que le gazogène type proposé.

Les productions de gaz comprimé et de vapeur sont supprimées et le gazéificateur est simplifié: les ensembles suivants sont donc éliminés: I'échangeur de chaleur 120 complet avec ses accessoires, le distributeur de comburant 159 et son système de commande 160, la tuyauterie 130, le réservoir 134, la tuyauterie 13B, 1'éîec- trovanne 190, la soupape de régulation de la pression des comburants 192, le recyclage des condensats avec la canalisation 23I, la pompe 232, la tuyauterie 233, le clapet anti-retour 234, I'électro- vanne 267 et la tuyauterie 114.

Par contre la bride 187 est équipée du clapet anti-retour automatique classique des gazogènes g la buse d'allumage mise à l'air libre et l'électrovanne 267 est remplacée par une vanne manuelle.

L'intérêt de cette variante est de proposer une modernisation du gazogène actuel pour véhicule, intégrant une amélioration sensible du rendement énergétique et une utilisation directe du bois sans avoir les inconvénients liés à la présence d'importants dépôts de goudrons.

I1 apparaît ainsi que l'invention n'est pas limitée à un mode de réalisation mais peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation intéressant notamment le dispositif d'alimentation en comburants et le dispositif de démarrage du moteur thermique associé.

L'invention peut être utilisée dans tous les cas où un moteur thermique avec gaz d'échappement à haute température est employé comme source d'énergie mécanique. Le gazogène peut ainsi alimenter les moteurs thermiques à pistons, à allumage commandé, les moteurs diesels ainsi que les turbines ô gaz.

Son emploi est particulièrement intéressant pour Les moteurs fixes ou mobiles de puissance moyenne 70 à 500 KW.

Son utilisation est tout spécialement bénéfique pour les industries fabriquant des déchets végétaux qui peuvent fournir un combustible à bon marché.

I1 est à remarquer que l'installation du gazogène à prédistillation sur les moteurs de poids lourds et de transport en

commun existants peut se réaliser/Ues transformations relativement réduites,qu;sámort;ssent rapidement étant donné le prix de la thermie en carburant pétrolier.

Claims (14)

Revendications

1 Procédé de fabrication de carburant gazeux à haut pouvoir calorifique pour moteur thermique associé (7) caractérisé en ce qutil utilise un combustible solide (1) spécialement préparé subissant une distillation allothermique dans la cornue (41) par les gaz d'ééchappement (60) du moteur (7) les résidus gazeux de la distillation étant réduits par passage dans le four (42), les résidus solides subissant une transformation cyclique, par injection de comburants sous une pression modulée par la vitesse de rotation du moteur (7), comprenant une combustion par l'air et une réduction par les condensats revaporisés par la chaleur sensible des gaz, sortants du four (42), qui alimentent le moteur (7).

2 Procédé selon le revendication 1 caractérisé en ce que le combustible solide (1) consiste en produits végétaux découpés en cubes d'une longueur d'arête préférée comprise entre 3 et 8 mm.

3 Procéda selon l'ensemble des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les gaz d'6chappement du moteur (7) circulent dans un manchon (55) entourant la cornue (41) où le combustible est distillé.

4 Procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les temps d'injection de chacun des comburants air et condensats revaporisés partagent le cycle d'injection suivant un rapport réglé par la température règnant dans le four (42).

5 Gazogène pour la mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qutil comporte un réservoir (2) débouchant dans une cornue tubulaire (41) laquelle contient une vis d'alimentation (23) ladite cornue (41) traverse la zone de catalyse (62) du four (42), zone contenant le filtre céramique à haute résolution (65); le four 42 bien isolé au moyen d'un revêtement réfractaire (98) à l'intérieur et d'une jaquette calorifuge (117) à l'extérieur, comprend un distributeur de comburants sous pression (159) commandé par un modulateur (162) au moyen d'un électro-aimant (161) le modulateur étant lui-même piloté par un thermocouple (116) placé dans le four (42) en face de la buse d'allumage (110) alipentée par le réservoir de stockage (250) du gaz combustible qui permet aussi le démarrage autonome du moteur (7) 6 Gazogène selon la reuendication 5 caractérisé en ce que l'agit mentation du combustible est réalisée depuis le réservoir (2) jusqu'au' four (42) par un vibreur (340) 7 Gazogène selon les revendications 5 et 6 caractérisé en ce que le four (42) est équipé d'une chambre de catalyse (79) destinée à améliorer la teneur des gaz combustibles en monoxyde de carbone.

Gazogène selon les revendications 5 à 7 caractérisé en ce que le

modulateur (162) surveille la composition des gaz combustibles en

règlant le rapport des temps d'injection des comburants au moyen

d'un thermocouple (116) qui lui transmet les variations de la

température du four (42) autour d'une température de référence

définie comme celle donnant au régime nominal du moteur (7) le pouvoir

calorifique volumique maximum des gaz combustibles.

9 Gazogène selon les revendications 5 à 8 caractérisé en ce que la

vitesse de rotation du moteur (7) prise sur l'ouverture du papillon

des gaz (214), module la pression de l'air comprimé injecté par

action directe d'une tige de commande (207) sur une soupape de

régulation (192).

10 Gazogène selon l'ensemble des revendications 5 à 9 caractérisé en

ce que la pression de l'air comprimé injecté pilote la pression de la

vapeur de condensats injectée au moyen d'une soupape d'équilibrage(139

il Gazogène selon l'ensemble des revendications 5 à 10 caractérisé

en ce que le distributeur de comburant (159) au repos ouvre 1 'injection de vapeur de condensats dans le four (42).

12 Gazogène selon l'ensemble des revendications 5 à 11 caractérisé en

ce qu'il comporte un refroidisseur (230) dont le volume intérieur

permet de contenir au moins la quantité de gaz produite pendant

deux cycles consécutifs.

13 Gazogène pour la mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des

revendications 1 à 4 et selon l'ensemble des revendications 5 à 12

caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de prélèvement et de

stockage des gaz combustibles permettant l'allumage du four (42) et

le démarrage autonome du moteur (7).

14 Gazogène pour la mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des

revendicationslà4t selon ensemble des revendications 5 à 13

caractérisé en ce qu'il comporte une isolation très efficace (303)

de la ligne d'échappement (269) du moteur thermique (7).

15 Gazogène pour la mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des

revendications 1 à 4 et selon l'ensemble des revendications 5 à 14

caractérisé en ce qu'il existe un moyen d'isoler la culasse (268) de

la ligne d'échappement (269).

16 Gazogène selon la revendication 15 caractérisé en ce que le moyen

d'isolation de la culasse (268) consiste en une entretoise (270)

autorisant le passage des gaz d'échappement (60) et permettant de

vaporiser les condensats.

17 Gazogène pour la mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 4 et selon l ensemble des revendications 5 à 16 caractérisé en ce que la ligne d'échappement (269) comporte un manchon de dilatation (279) permettant d'absorber aussi les vibration du moteur(7) 18 Gazogène pour la mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 4 et selon ensemble des revendications 5 à 17 caractérisé en ce que la pyrolyse utilise plusieurs cornues reliant le réservoir (2) au four (42) entourées par un manchon (55) unique dans lequel les gaz d'échappement du moteur (7) suivent un cheminez calqué sur icelui emprunté dans les récupérateurs de chaleur industriels.

19 Gazogène pour la mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 4 et selon l'ensemble des revendications 5 à 18 caractérisé en ce que la cornue (41) est contenue partiellement à l'intérieur de la (ou des)chambre (s) de combustion du moteur thermique associé.