<Desc/Clms Page number 1>
" GAZOGENE POUR L'ALIMENTATION DES MOTEURS A COMBUSTION ET AUTRES APPLICATIONS "
La présente invention a pour objet un gazogène plus spécialement conçu pour être utilise à bord d'un véhicule automobile et produire un gaz combustible propre à alimenter le moteur à combustion de ce véhicule, mais qui est toutefois applicable à tous les cas où il est requis de produire un gaz combustible pour l'alimentation d'autres moteurs ou pour de nombreux autres usages tels que le chauffage, la cuisine, l'éclairage et autres.
Le gazogène objet de la présente invention présente les principaux avantages suivants
<Desc/Clms Page number 2>
- il peut être immédiatement ils en action pour produire un gaz qui contient une proportion élevée d'oxyde de carbone, - il est d'une construction simple propre à un long usage, léger et d'un fonctionnement économique, - il peut être alimenté indifféremment avec du charbon de bois, du coke, des déchets combustibles de provenance domestique et agricole, des issues et autres matières combustibles sans valeur marchande.
Sa construction ne comporte aucune matière réfractaire ni chambres de circulation d'eau ou d'air de refroidissement et n'exige que des tôles ou plaques métalliques légères.
Le gazogène selon l'invention présente en fonctionnement une zone centrale de combustion, en principe sphérique, isolée thermiquement du métal dont est construit l'appareil.
L'invention comprend dans son cadre des dispositifs de nettoyage et d'épuration du gaz produit, d'une construction simple et efficace et qui assurent l'admission aux moteurs ou autres appareils de consommation, d'un gaz absolument exempt de vapeurs et de poussières nocives.
Elle s'étend aussi à un dispositif pour mélanger le gaz et l'air avant son admission à un moteur à combustion qui produit un mélange constant à toutes les allures du moteur.
L'invention vise encore d'autres particularités avantageuses qui seront exposées dans la description ci-après relative à une forme de mise en oeuvre représentée à titre d'exemple seulement aux dessins annexés.
La figure 1 est un schéma d'ensemble, avec coupes verticales partielles, d'une installation comprenant le gazogène selon l'invention et ses annexes pour l'alimentation d'un moteur de véhicule automobile de type courant.
<Desc/Clms Page number 3>
La figure 2 est une élévation de coté d'un dispositif mélangeur utilisé dans l'installation de la figure 1.
La figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 4.
La figure 4 est une section verticale longitudinale de même longueur, suivant la ligne 4-4 de la figure 3.
La figure 5 est une vue de face d'ensemble du gazogène.
La figure 6 est une vue de dote correspondante, avec coupe partielle.
La figure 7 est une coupe axiale verticale d'un dispositif épurateur centrifuge utilisé dans l'installation de la figure 1.
La figure 8 est une section transversale suivant la ligne 8-8 de la figure 7.
La figure 9 est une coupe verticale d'un dispositif de filtrage utilisé dans l'installation de la. figure 1.
La figure 10 est une section transversale suivant la ligne 10-10 de la figure 9.
La figure 11 est une coupe verticale d'un dispositif épurateur à basse pression utilisé dans l'installation de la figure 1, cette coupe étant effectuée par la ligne 11-11 de la figure 13,
La figure 12 est une coupe horizontale du même dispositif suivant la ligne 12-12 de la figure 13.
La figure 13 est une coupe transversale suivant la ligne 13-13 de la figure 12.
La figure 14 est une coupe partielle de l'entrée d'air du gazogène pour une variante.
La figure 15 est une section axiale pour une variante d'exécution de l'épurateur centrifuge.
<Desc/Clms Page number 4>
La figure 16 est une coupe axiale schématique d'une variante d'exécution du filtre.
Dans le schéma de la figure 1, la lettre A désigne la cuve du gazogène, B un épurateur centrifuge, 0 un épurateur à basse pression, D un filtre à toile et E un mélangeur d'air et de gaz relié à l'aspiration d'un moteur à combus- tion représenté en traita discontinus. Ces divers dispositifs sont successivement décrits en détail ci-après.
Le gazogène représenté aux dessins est plus spécialement oonçu pour être utilisé sur un véhicule automobile du type ordinaire à traction avant, mais la construction montrée peut être modifiée de toute manière appropriée pour alimenter tout autre type de moteur dont la puissance et les conditions de marche peuvent être quelconques. Ce même gazogène peut aussi être établi pour produire un gaz combustible à toutes fins. Le gazogène 1, qui est plus clairement montré aux figures 5 et 6, comporte une cuve fermée ou trémie 1, en tôle mince, pourvue d'un couvercle approprié amovible 2. La tôle mince dont est faite la cuve 1 est indiquée en 6, à la partie inférieure ou foyer du gazogène (figure 6).
Un serpentin ou autre faisceau tubulaire de circulation d'eau 3 est disposé extérieurement au foyer et son extrémité supérieure est agencée pour pouvoir facilement être raccordée avec un réservoir approprié d'eau, non montré, tandis que son extrémité inférieure communique, à travers une ouverture centrale d'une porte 7, avec une cavité ménagée derrière la dite porte. Cette cavité communique ellemême avec une entrée d'air protégée par un écran 4 et qui permet à l'air d'être aspiré à l'intérieur du foyer à travers une tuyère 8. Cette tuyère est montée dans la plaque 6 à la partie antérieure du foyer et elle est placée en un point qui détermine la position de la zone de feu.
Le conduit de passage d'air à la partie centrale de la tuyère 8 est calibré selon
<Desc/Clms Page number 5>
les dimensions de la cuve et selon les conditions de fonctionnement et la puissance du moteur à alimenter avec le gaz produit par le gazogène. La cavité placée à la partie antérieure de la tuyère, et dans laquelle est amenée l'eau du serpentin 3, est délimitée par une oontreplaque 5 qui peut être pourvue d'ailettes comme montré.
Une grille mobile 9 est disposée à la partie inférieure du foyer et fixée à un axe oscillant 10 disposé transversalement avec une de ses extrémités prolongée à l'extérieur et agencée pour recevoir un levier ou poignée amovible, non montré, qui permet de relever et d'abaisser la grille pour que les cendres et mâchefers accumulés à la partie inférieure du foyer pendant le fonctionnement de l'appareil puissent tomber dans un cendrier 11. Ce cendrier est pourvu d'une porte 12 normalement maintenue en position de fermeture étanohe à l'air par tous moyens de verrouillage appropriés tels que 13. Cette disposition permet d'évacuer rapidement à l'extérieur les cendres qui ont été accumulées dans le cendrier par les manoeuvres de la grille 9.
Cette évacuation peut avoir lieu même lorsque le gazogène est en action et sans en troubler le fonc- tionnement.
La partie inférieure de la cuve 1 est pourvue, sur la face postérieure du foyer, d'une tubulure de sortie du gaz 14 qui est raccordée avec l'épurateur centrifuge B.
La ouve du gazogène est remplie de charbon de bois ou de toute autre matière combustible solide et le fonctionnement de ce générateur de gaz est basé sur la théorie de la formation rapide, à haute température, de l'oxyde de carbone. Lorsque la cuve du gazogène a été remplie de combustible, la porte 7 est ouverte et le combustible est allumé en produisant un effet d'aspiration au moyen d'un ventilateur ou aspirateur de toute disposition appropriée actionné à la main, ou par moteur élec-
<Desc/Clms Page number 6>
trique, pour produire un courant d'air qui active la combustion des particules de combustible préalablement allumées. Dès l'allumage, et si le combustible est sec, on obtient une quan- tité de gaz suffisante pour alimenter le moteur en une ou deux minutes.
Cet effet de succion initiale pour l'allumage du combustible peut aussi être obtenu par le moteur lui-même si celui-ci est équipé pour être démarré à l'essence.
Après que le combustible a été allumé, la porte 7 est refermée et, dès que le moteur a démarré, il aspire l'air à travers l'entrée en 4. Cet air traverse à grande vitesse l'espace ou cavité entre la plaque 6 et la oontreplaque 5 en refroidissant cette dernière. L'air ainsi réchauffé pénètre dans le foyer à travers la tuyère 8 et active la combustion qui, lorsque le moteur tourne à grand régime, est telle qu'une température de 1800 à 2000 degrés C., est rapidement atteinte dans la zone de oombustion. Il se forme ainsi une zone res- treinte de oombustion disposée en diagonale, comme montré par la figure 1, qui comprend un noyau incandescent. Cette zone est exothermique et endothermique et isolée dans la masse de combustible qui, à sa périphérie en contact avec les parois de la cuve, est à peine chaude.
De ce qui précède, on peut voir que le gazogène selon l'invention se distingue des générateurs de gaz antérieurement connus par les points suivants
Dans les gazogènes dont les parois sont revêtues inté- rieurement de matières réfractaires, la zone exothermique, dans la plus grande partie de sa périphérie, est en contact direct avec cette matière réfractaire, de sorte que la zone endothermique est considérablement réduite. Dans le gazogène selon l'invention, le noyau central incandescent qui constitue la zone exothermique est totalement entouré par le combustible qui forme la zone endothermique périphérique complète avec une
<Desc/Clms Page number 7>
réaotivité immédiate et maximum.
De même, dans les gazogènes dans lesquels la combustion est activée par un volume considé- rable d'air qui se déplace à faible vitesse, une grande quantité d'anhydride de carbone (002) est produite. Or ce gaz n'est non seulement pas combustible mais il manifeste sa présence en éteignant les particules de combustible enflammées. Dans le gazogène selon l'invention, il se forme aussi de l'anhydride carbonique et d'autres gaz inertes, mais, du fait de la température élevée, ces gaz sont dissociés en grande partie presque aussitôt qu'ils sont formés, pour donner de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène dont le pouvoir calorifique est élevé, ce qui donne lieu à un bon rendement thermo-dynamique.
Au cours du fonctionnement du gazogène, et comme on l'a mentionné plus haut, l'eau qui est amenée par le serpentin 3 est vaporisée et la vapeur produite est appelée directement dans la zone de feu à travers l'ouverture centrale prévue dans la porte 7 et sert ainsi à enrichir le gaz en hydrogène.
Le gaz produit dans le gazogène, comme il vient d'être expliqué, sort à travers la tubulure 14 pourvue d'un tamis approprié 16 qui agit pour retenir les petites particules de charbon de bois ou de scories qui parviendraient autrement aux dispositifs d'épuration et de filtrage de l'installation.
Le gaz, après avoir traversé le tamis 16 et la tubulure 14, pénètre dans l'épurateur centrifuge B montré plus clairement aux figures 7 et 8. Cet épurateur est pourvu d'une entrée 17 et d'une conduite de sortie 18-19. Un ensemble d'ailettes ou aubes directrices hélicoïdales fixes 20 est monté à l'intérieur du corps ou carter de l'épurateur, ce carter comportant un corps prinoipal 22 et une chambre de décompression 23 pourvue à sa partie inférieure d'une porte 24 de vidange et de visite. Des ailettes de guidage fixes telles qu'une lame hélicoïdale 21 sont aussi disposées dans
<Desc/Clms Page number 8>
la partie 19 de la conduite de sortie du gaz hors de l'épurateur.
Le gaz aspiré du gazogène par le moteur pénètre dans l'épurateur par l'entrée 17, dans le sens indiqué par les flèches à la figure 7, et, par suite de l'augmentation de la section de passage à l'entrée de la chambre 22 de l'épurateur, la vitesse du gaz est brusquement réduite et sa densité diminuée, et comme il traverse en même temps les ailettes hélicoïdales fixes 20, il prend un mouvement de giration. Du fait de sa capacité et de sa position par rapport à la chambre 22, la chambre 23 donne lieu à une dépression qui est supérieure à celle qui apparaît dans la chambre 22 et le gaz tend à combler cette plus grande dépression.
Toutefois, comme le gaz est aspiré par le moteur dans le tube central 19, dans le sens des flèches, il frappe la lame hélicoïdale fixe 21 qui brise son mouvement de tourbillon et produit la séparation de toutes partioules solides telles que cendres, petits fragments de scories et autres, qu'il tenait en suspension. Comme ces particules sont plus denses que le gaz, elles tombent dans la ohambre de dépression 23 d'ou elles peuvent être extraites lorsqutil y a lieu, en ouvrant la porté 24.
Comme montré par la figure 16, on peut prévoir, en aval des ailettes de guidage 20, autour du tube 19, une surface hélicoïdale 20a qui accélère la rotation du gaz dans la chambre 22 et le débarrasse plus complètement, par oentrifugation, des particules solides qui tombent dans la chambre 23.
Le gaz aspiré dans la conduite de sortie 19 traverse la partie 18 et pénètre dans l'épurateur à basse pression C qui est clairement montré par les figures 11,12 et 13.
Cet épurateur à basse pression comporte un caisson 26 divisé en chambres 25a, 25b et 25c sur le fond de chacune desquelles est prévue une ouverture circulaire taraudée 26 qui peut être
<Desc/Clms Page number 9>
fermée par un bouchon 27. L'entrée du gaz dans l'épurateur à basse pression a lieu par un tube 28 agencé pour pouvoir être raccorde au tube 18 qui provient de l'épurateur oen- trifuge B. Le tube 28 se prolonge à l'intérieur de la chambre 25a. Un tube 29 fait communiquer les deux chambres 25a et 25' et un tube 30 fait communiquer les chambres 25b et 25 .
La ohambre 25 est elle-même pourvue d'un tube 31 qui traverse la paroi extrême de cette ohambre et qui est agencé pour être raccordé par son extrémité externe avec le tube d'entrée 42 du dispositif de filtrage D. Les trois chambres 25a, 25b, 25c sont partiellement remplies d'huile indiquée en 49.
Lorsque le gaz qui provient du gazogène A pénètre dans le tube 28 de l'épurateur à basse pression, dans la direction indiquée par la flèche, il traverse l'extrémité étranglée 31 du tube 28 et sa vitesse est augmentée ainsi que sa densité; lorsqu'il se répand dans la chambre 25a, il se détend brusquement ce qui a pour conséquence de faire tomber sa vitesse et de réduire sa densité de sorte que les particules de cendre qu'il pouvait contenir en suspension tombent à la partie intérieure où elles restent fixées par l'huile contenue dans la dite chambre. Le gaz pénètre ensuite dans la partie évasée du tube 29 dans lequel il subit une reoompression et il est admis dans la chambre 25b où il subit les marnes effets que ceux qu'on vient de décrire pour la chambre 25a.
Le gaz traverse enfin le tube 30 et pénètre dans la chambre 250 où les mêmes effets sont encore produits.
Au lieu de trois chambres seulement, comme dans l'exemple d'épurateur à basse pression 0 représenté, on peut en prévoir davantage, selon la puissance et les conditions de fonctionnement du moteur et les dimensions de l'épurateur. Cet épurateur agit aussi comme condenseur pour la vapeur qui peut être entraînée par le gaz.
<Desc/Clms Page number 10>
A sa sortie du tube 31 de l'épurateur C, le gaz pénètre dans la conduite 42 d'un filtre à toile D qui est représenté en détail aux figures 9 et 10. Ce filtre comporte un caisson 40 qui constitue chambre de dépression pour le gaz et qui contient une série d'éléments-filtres à toile 41 montés sur des supports 41a. La conduite d'entrée 42 est disposée pour être raccordée au tube 31 de l'épurateur à basse pression 0. Cette conduite est prévue sur la paroi supérieure du caisson 40 et placée de façon à communiquer avec des ouvertures 43 pratiquées dans le fond supérieur de ce caisson qui est d'autre part pourvu d'une ouverture 44 à sa partie antérieure pour permettre d'accéder aux éléments-filtres 41 pour les visiter et les nettoyer.
L'ouverture 44 est normalement fermée par une porte appropriée 45 qui peut être verrouillée par tous moyens appropriés, tels que 46. Le fond inférieur du oaisson 40 est pourvu d'une conduite 47 de sortie du gaz hors du filtre. Cette conduite communique avec des ouvertures 48 pratiquées dans le fond inférieur du caisson et chacune de ces ouvertures communique à son tour, par des raccords tubulaires 49, avec l'intérieur des supports 41a montés sur ces raccords.
Le gaz, à sa sortie de l'épurateur à basse pression 0, pénètre dans la conduite 42, traverse les ouvertures 43 et, sous pression, traverse la toile des éléments-filtres sur laquelle il laisse toutes les impuretés qu'il peut encore contenir.
Il traverse ensuite les raccords 49, les ouvertures 48 et la conduite 47, dans la direction indiquée par la flèche. Les toiles et leurs supports que traverse le gaz dans le dispositif de filtrage sont déterminés en surface et en nombre de façon qu'elles surpassent, en section de passage offerte au gaz, très largement la section des conduites de façon que la résistance mécanique du tissu utilisé pour les éléments-filtres ne donne
<Desc/Clms Page number 11>
lieu à aucune perte de charge excessive qui pourrait produire un encrassage rapide de ces éléments.
Lorsqu'il y a lieu de nettoyer le dispositif de filtrage, la porte 41 est ouverte, les supports 41a sont détachés de leurs raccorde 49 et les sacs de toile 41 sont battus puis replaces avec leurs supports dans le caisson 40.
Le filtre D peut être remplacé par l'ensemble montré au schéma de la figure 16. Cet ensemble comprend un filtre principal constitué par une chambre 61 avec une entrée de gaz 42 et une sortie 47 entre lesquelles est disposée, de préférence sur une grille 62, une masse de laine brute telle qu'on l'obtient lorsqu'on tond les moutons, cette laine étant bien entendu dégraissée et lavée. Par son élasticité naturelle cette laine occupe tout l'espace libre dans la ohambre 61 et constitue une masse filtrante 63 extrêmement efficace pour retenir les fines particules solides qui peuvent encore être contenues dans le gaz.
Un petit filtre de séourité, constitué de la même matière est prévu en 64, en aval du filtre principal 61. Le rôle de ce filtre 64 est le suivant :
Normalement le filtre 61 retient toutes les particules étrangères du gaz. Peu à peu la masse 63 se sature et à un certain degré de saturation, elle laisse passer des particules étrangères qui sont retenues par la masse de laine du filtre 64 qui, très rapidement se charge et, du fait de ses dimensions réduites, freine le passage des gaz. Le conducteur du véhicule constate ce fait immédiatement au régime de son moteur et avant que des particules nocives soient parvenues jusqu'au mélangeur E ou au moteur.
Il ouvre alors les portes telles que 65 et 66 avantageusement pourvues de moyens de fermeture rapide, retire les masses de laine 63 et 67 et les secoue à l'air pour les nettoyer et les remet en place. Cette opération est extrêmement rapide.
<Desc/Clms Page number 12>
Après avoir traversé le dispositif de filtrage, le gaz pénètre dans le mélangeur E montré en détail aux figures 2, 3 et 4. Ce mélangeur comporte un tube 49 d'entrée de gaz dans lequel est disposé un papillon 50 ou tout autre organe équivalent destiné à régler le débit du gaz admis au mélangeur.
Une entrée d'air 51 est prévue sur le mélangeur et pourvue aussi d'un papillon de réglage 54. Une buse 52 prolonge l'entrée de gaz 49 et comporte des ailettes hélicoïdales fixes 52a destinées à faciliter le mélange de l'air et du gaz. Un diffuseur 53 est aussi prévu en aval de la buse 52. Le papillon 50 de réglage du gaz est commandé par un levier 55 relié à une came 56 par une bielle 57. La came a pour fonction de conjuguer les déplacements des papillons 50 et 54.
Le réglage de ce dispositif de conjugaison a lieu par exemple en agissant sur une tige 57 et la commande est assurée par la bielle 58 à partir d'une pédale ou d'un levier placé à portée du conducteur du véhicule.
La particularité essentielle de cet appareil mélangeur d'air et de gaz est de donner une composition constante au mélange pour toutes les conditions de marche du moteur. En agissant sur la pédale ou sur le levier de commande relié à la bielle 58, le papillon 50, qui contrôle l'admission de gaz au mélangeur, s'ouvre en déplaçant le secteur-came 56 et, si l'on manoeuvre en même temps la tige de réglage 57, le pivot de la tige de commande du papillon 54 est déplacé sur le secteur-came ce qui modifie le rapport de la transmission entre les deux papillons, de sorte que la quantité d'air admise est proportionnée comme il convient à la quantité de gaz correspondante.
Ce réglage est effectué pendant que le moteur est en marche et il est facile de déterminer, en observant la marche du moteur, à quel moment le mélange est convenable, le tracé du secteur-came étant tel que le mélange reste convenable pour toutes les conditions de marche du moteur.
<Desc/Clms Page number 13>
Comme on peut le voir par les figures 2, 3 et 4 des dessins, l'entrée de l'air dans le mélangeur est disposée dans le plan axial de l'entrée de gaz et transversalement à cette dernière entrée. Les rapporte volumétriques et, en conséquence, les vitesses des deux courants de fluide à leur point de jonction, sont calculés de façon à obtenir une quantité de gaz et d'air propre à donner un mélange de composition requise avec une perte de charge minimum pour tous les régimes du moteur. Les ailettes hélicoïdales 52 dirigent les fluides vers leur point de jonction avec une grande vitesse de giration qui facilite l'obtention d'un mélange parfait et par conséquent d'un rendement élevé du moteur. Le diffuseur sert à régler la vitesse linéaire du mélange pour adapter cette vitesse à tous les besoins du moteur.
L'installation qu'on vient de décrire est plus spéaia- lement destinée à l'alimentation d'un moteur d'un véhicule automobile auquel le gaz fourni contient, grâce à la disposition caractéristique du gazogène selon l'invention, une très grande proportion d'oxyde de carbone, La construction et le fonctionnement de cette installation sont excessivement simples et économiques et l'ensemble de l'appareillage qui constitue cette installation peut être facilement monté à bord d'un véhicule automobile quel qu'en soit le type. Le gazogène ne oomporte pas de matériaux réfractaires ni de chambres de circulation d'air ou d'eau de refroidissement.
Il est fait de tôles ou plaques métalliques minces et légères.
Une caractéristique importante de ce gazogène consiste en ce que le volume de la zone de feu et le débit et la direction de l'air admis pour la combustion sont déterminés pour ne produire, dans la masse du combustible, qu'une zone centrale inaan- descente ou zone de combustion, en principe sphérique, suffisante pour produire la quantité de gaz requise pour toutes les
<Desc/Clms Page number 14>
conditions de marche du moteur, mais insuffisante pour alimenter la masse de matières combustibles contenue dans toute la cuve du gazogène. Il en résulte que le combustible qui entoure la masse centrale incandescente n'est pas enflammé et agit pour protéger les parois de la cuve du gazogène contre le contact direct du combustible en ignition.
Cette particularité facilite aussi les reprises ou pointes dans la marche du moteur des véhioules automobiles.
L'entrée d'air 4 au gazogène peut être avantageusement pourvue, comme montré par la figure 14, d'un clapet 59, ou moyens équivalents, rappelé en position de fermeture par des moyens tels qu'un ressort 60 ou un contrepoids. Ce clapet s'ouvre plus ou moins selon l'aspiration du moteur et permet à l'air de passer avec un débit déterminé à la buse 8 de la figure 1. Le ressort, le contrepoids, ou autres moyens de rappel, agissent pour fermer plus ou moins le clapet 59 aussitôt que les besoins du moteur diminuent, ce qui est le cas, par exemple, lorsque le véhicule descend une cote ou que le véhicule roule en roue libre.
Cette fermeture du clapet 59 maintient la zone de combustion dans les meilleures conditions de sorte qu'un gaz de bonne qualité est toujours disponible pour répondre immédiatement à une aspiration accrue du moteur et, par exemple, lorsque le véhicule attaque une rampe, ou lorsque le moteur ayant été très ralenti ou stoppé, est de nouveau démarré. Par le clapet 59 on limite ainsi automatiquement les entrées d'air en excès qui augmentent le volume de la zone de oombustion et donnent un gaz de qualité inférieure.
Les moyens de rappel du clapet 59 (ressort, contrepoids ou autres) sont avantageusement réglables.
Bien que le gazogène selon l'invention ait été, dans ce qui précède, décrit dans son application à un véhicule automobile, il est évident qu'il peut aussi être utilisé à bord
<Desc/Clms Page number 15>
des bateaux propulsés par des moteurs à gaz, sur les traoteurs, les véhicules ferroviaires et autres véhicules ou machines utilisant des moteurs à gaz et pour lesquels un gazogène relativement léger et efficace est utile. Ce gazogène est, d'une manière générale, applicable à tous les cas où un gaz combustible peut être utilisé, et, par exemple, pour la cuisine, le chauffage et l'éclairage. Il est d'ailleurs à remarquer qu'une installation à bord d'un véhicule automobile du genre qu'on vient de décrire peut faoilement être agencée pour être utilisée lorsque le véhicule est à l'arrêt, pour la cuisine ou autres usages.
Il suffit de prévoir un aspirateur approprié entraîné par exemple par un moteur électrique ou même manuellement. L'invention convient alors avantageusement au camping et aux véhicules militaires de tous genres.
REVENDICATIONS
1.- Gazogène perfectionné, caractérisé en ce que l'air est admis dans la masse de combustible à grande vitesse en un point opposé à une sortie unique de façon à traverser le foyer en n'entretenant qu'une zone centrale de feu à haute température entourée par le combustible non enflammé et soustraite par conséquent au contact des parois du gazogène.
<Desc / Clms Page number 1>
"GAS GENERATOR FOR SUPPLY OF COMBUSTION ENGINES AND OTHER APPLICATIONS"
The present invention relates to a gasifier more specially designed to be used on board a motor vehicle and to produce a combustible gas suitable for supplying the combustion engine of this vehicle, but which is however applicable to all cases where it is required. to produce a combustible gas to power other engines or for many other uses such as heating, cooking, lighting and others.
The gasifier object of the present invention has the following main advantages
<Desc / Clms Page number 2>
- it can be immediately put into action to produce a gas which contains a high proportion of carbon monoxide, - it is of simple construction suitable for long use, light and economical in operation, - it can be fed indifferently with charcoal, coke, combustible waste from domestic and agricultural sources, exits and other combustible materials of no market value.
Its construction does not include any refractory material or chambers for circulating water or cooling air and requires only lightweight metal sheets or plates.
The gasifier according to the invention has, in operation, a central combustion zone, in principle spherical, thermally insulated from the metal of which the device is built.
The invention includes within its scope devices for cleaning and purifying the gas produced, of a simple and effective construction and which ensure the admission to engines or other consumption devices of a gas absolutely free of vapors and harmful dust.
It also extends to a device for mixing gas and air before its admission to a combustion engine which produces a constant mixture at all engine speeds.
The invention also relates to other advantageous features which will be explained in the following description relating to an embodiment shown by way of example only in the accompanying drawings.
FIG. 1 is an overall diagram, with partial vertical sections, of an installation comprising the gasifier according to the invention and its appendices for supplying a motor vehicle engine of standard type.
<Desc / Clms Page number 3>
Figure 2 is a side elevation of a mixing device used in the installation of Figure 1.
Figure 3 is a cross section taken on line 3-3 of Figure 4.
Figure 4 is a longitudinal vertical section of the same length, taken along line 4-4 of Figure 3.
FIG. 5 is an overall front view of the gasifier.
FIG. 6 is a view of corresponding endowment, with partial section.
Figure 7 is a vertical axial section of a centrifugal scrubber device used in the installation of Figure 1.
Figure 8 is a cross section taken on line 8-8 of Figure 7.
Figure 9 is a vertical section of a filter device used in the installation of the. figure 1.
Figure 10 is a cross section taken on line 10-10 of Figure 9.
FIG. 11 is a vertical section of a low pressure purifier device used in the installation of FIG. 1, this section being taken by line 11-11 of FIG. 13,
Figure 12 is a horizontal section of the same device taken along line 12-12 of Figure 13.
Figure 13 is a cross section taken on line 13-13 of Figure 12.
FIG. 14 is a partial section of the air inlet of the gasifier for a variant.
Figure 15 is an axial section for an alternative embodiment of the centrifugal scrubber.
<Desc / Clms Page number 4>
FIG. 16 is a schematic axial section of an alternative embodiment of the filter.
In the diagram in figure 1, the letter A designates the gasifier tank, B a centrifugal scrubber, 0 a low pressure scrubber, D a fabric filter and E an air and gas mixer connected to the suction d A combustion engine shown discontinuously. These various devices are successively described in detail below.
The gasifier shown in the drawings is more specially designed for use on a motor vehicle of the ordinary type with front-wheel drive, but the construction shown can be modified in any suitable manner to supply any other type of engine whose power and operating conditions may be suitable. be arbitrary. This same gasifier can also be set up to produce combustible gas for all purposes. The gasifier 1, which is more clearly shown in Figures 5 and 6, comprises a closed tank or hopper 1, made of thin sheet metal, provided with a suitable removable cover 2. The thin sheet of which the tank 1 is made is indicated at 6, at the lower part or hearth of the gasifier (figure 6).
A coil or other tubular bundle of water circulation 3 is disposed outside the fireplace and its upper end is arranged to be easily connected with a suitable reservoir of water, not shown, while its lower end communicates, through an opening central of a door 7, with a cavity formed behind said door. This cavity communicates itself with an air inlet protected by a screen 4 and which allows the air to be sucked inside the hearth through a nozzle 8. This nozzle is mounted in the plate 6 at the front part. of the hearth and it is placed at a point which determines the position of the fire zone.
The air passage duct at the central part of the nozzle 8 is calibrated according to
<Desc / Clms Page number 5>
the dimensions of the tank and according to the operating conditions and the power of the engine to be supplied with the gas produced by the gasifier. The cavity placed at the front part of the nozzle, and into which the water from the coil 3 is supplied, is delimited by a counterplate 5 which can be provided with fins as shown.
A movable grid 9 is arranged at the lower part of the hearth and fixed to an oscillating axis 10 arranged transversely with one of its ends extended to the outside and arranged to receive a removable lever or handle, not shown, which makes it possible to raise and d '' lower the grate so that the ashes and bottom ash accumulated in the lower part of the hearth during the operation of the appliance can fall into an ashtray 11. This ashtray is provided with a door 12 normally kept in the closed position. air by any suitable locking means such as 13. This arrangement makes it possible to quickly evacuate to the outside the ashes which have been accumulated in the ashtray by the operations of the grate 9.
This evacuation can take place even when the gasifier is in action and without disturbing its operation.
The lower part of the tank 1 is provided, on the rear face of the hearth, with a gas outlet pipe 14 which is connected with the centrifugal purifier B.
The work of the gasifier is filled with charcoal or any other solid combustible material and the operation of this gas generator is based on the theory of the rapid formation at high temperature of carbon monoxide. When the gasifier tank has been filled with fuel, door 7 is opened and the fuel is ignited by producing a suction effect by means of a fan or vacuum cleaner of any suitable arrangement, operated by hand, or by an electric motor.
<Desc / Clms Page number 6>
electric, to produce a current of air which activates the combustion of the fuel particles which have been ignited beforehand. Upon ignition, and if the fuel is dry, sufficient gas is obtained to fuel the engine in one or two minutes.
This initial suction effect for ignition of the fuel can also be obtained by the engine itself if the latter is equipped to be started with gasoline.
After the fuel has been ignited, the door 7 is closed and, as soon as the engine has started, it sucks air through the inlet at 4. This air passes through the space or cavity between the plate 6 at high speed. and the plywood 5 by cooling the latter. The air thus heated enters the combustion chamber through the nozzle 8 and activates combustion which, when the engine is running at high speed, is such that a temperature of 1800 to 2000 degrees C., is quickly reached in the combustion zone. . A restricted combustion zone is thus formed, arranged diagonally, as shown in FIG. 1, which comprises an incandescent core. This zone is exothermic and endothermic and isolated from the mass of fuel which, at its periphery in contact with the walls of the vessel, is barely hot.
From the foregoing, it can be seen that the gasifier according to the invention differs from previously known gas generators by the following points
In gasifiers whose walls are internally coated with refractory materials, the exothermic zone, in the greater part of its periphery, is in direct contact with this refractory material, so that the endothermic zone is considerably reduced. In the gasifier according to the invention, the incandescent central core which constitutes the exothermic zone is completely surrounded by the fuel which forms the complete peripheral endothermic zone with a
<Desc / Clms Page number 7>
immediate and maximum reactivity.
Likewise, in gasifiers in which combustion is activated by a considerable volume of air moving at low speed, a large amount of carbon anhydride (002) is produced. However, this gas is not only not combustible but it manifests its presence by extinguishing the ignited fuel particles. In the gasifier according to the invention, carbon dioxide and other inert gases are also formed, but due to the high temperature these gases are largely dissociated almost as soon as they are formed, to give carbon monoxide and hydrogen, the calorific value of which is high, which gives rise to a good thermodynamic efficiency.
During the operation of the gasifier, and as mentioned above, the water which is supplied by the coil 3 is vaporized and the vapor produced is drawn directly into the fire zone through the central opening provided in the door 7 and thus serves to enrich the gas with hydrogen.
The gas produced in the gasifier, as just explained, exits through the pipe 14 provided with a suitable screen 16 which acts to retain small particles of charcoal or slag which would otherwise reach the scrubbers. and filtering of the installation.
The gas, after having passed through the screen 16 and the pipe 14, enters the centrifugal scrubber B shown more clearly in Figures 7 and 8. This scrubber is provided with an inlet 17 and an outlet pipe 18-19. A set of fixed helical guide vanes or vanes 20 is mounted inside the body or casing of the scrubber, this casing comprising a main body 22 and a decompression chamber 23 provided at its lower part with a door 24 of drain and visit. Fixed guide vanes such as a helical blade 21 are also arranged in
<Desc / Clms Page number 8>
part 19 of the gas outlet pipe from the scrubber.
The gas sucked from the gasifier by the engine enters the purifier through the inlet 17, in the direction indicated by the arrows in figure 7, and, as a result of the increase in the passage section at the inlet of the chamber 22 of the scrubber, the speed of the gas is suddenly reduced and its density reduced, and as it simultaneously passes through the fixed helical fins 20, it takes on a gyrating movement. Due to its capacity and its position relative to the chamber 22, the chamber 23 gives rise to a depression which is greater than that which appears in the chamber 22 and the gas tends to fill this greater depression.
However, as the gas is sucked by the motor in the central tube 19, in the direction of the arrows, it hits the fixed helical blade 21 which breaks its vortex movement and produces the separation of all solid particles such as ash, small fragments of slag and the like, which he held in suspension. As these particles are denser than gas, they fall into the vacuum chamber 23 from where they can be extracted when necessary, by opening the door 24.
As shown in Figure 16, there can be provided, downstream of the guide fins 20, around the tube 19, a helical surface 20a which accelerates the rotation of the gas in the chamber 22 and frees it more completely, by oentrifugation, of solid particles. that fall into the room 23.
The gas sucked in the outlet pipe 19 passes through the part 18 and enters the low pressure scrubber C which is clearly shown in Figures 11, 12 and 13.
This low pressure purifier comprises a box 26 divided into chambers 25a, 25b and 25c on the bottom of each of which is provided a threaded circular opening 26 which can be
<Desc / Clms Page number 9>
closed by a stopper 27. The entry of gas into the low-pressure purifier takes place via a tube 28 arranged to be able to be connected to the tube 18 which comes from the oentrifuge purifier B. The tube 28 is extended to the interior of the chamber 25a. A tube 29 communicates the two chambers 25a and 25 'and a tube 30 communicates the chambers 25b and 25.
The chamber 25 is itself provided with a tube 31 which passes through the end wall of this chamber and which is arranged to be connected by its outer end with the inlet tube 42 of the filtering device D. The three chambers 25a, 25b, 25c are partially filled with the oil indicated at 49.
When the gas which comes from the gasifier A enters the tube 28 of the low pressure scrubber, in the direction indicated by the arrow, it passes through the constricted end 31 of the tube 28 and its speed is increased as well as its density; when it spreads in the chamber 25a, it suddenly relaxes which has the consequence of dropping its speed and reducing its density so that the ash particles which it could contain in suspension fall to the interior part where they remain fixed by the oil contained in said chamber. The gas then enters the flared part of the tube 29 in which it undergoes reoompression and it is admitted into the chamber 25b where it undergoes the marl effects that those which have just been described for the chamber 25a.
The gas finally passes through tube 30 and enters chamber 250 where the same effects are still produced.
Instead of only three chambers, as in the example of low pressure scrubber 0 shown, more can be provided, depending on the power and operating conditions of the engine and the size of the scrubber. This scrubber also acts as a condenser for the vapor which can be entrained by the gas.
<Desc / Clms Page number 10>
On leaving the tube 31 of the purifier C, the gas enters the pipe 42 of a fabric filter D which is shown in detail in Figures 9 and 10. This filter comprises a box 40 which constitutes a vacuum chamber for the filter. gas and which contains a series of cloth filter elements 41 mounted on supports 41a. The inlet pipe 42 is arranged to be connected to the tube 31 of the low pressure purifier 0. This pipe is provided on the upper wall of the box 40 and placed so as to communicate with openings 43 made in the upper bottom of the pipe. this box which is on the other hand provided with an opening 44 at its front part to allow access to the filter elements 41 to visit and clean them.
The opening 44 is normally closed by a suitable door 45 which can be locked by any suitable means, such as 46. The lower bottom of the oaisson 40 is provided with a pipe 47 for leaving the gas out of the filter. This pipe communicates with openings 48 made in the lower bottom of the box and each of these openings communicates in turn, by tubular connectors 49, with the interior of the supports 41a mounted on these connectors.
The gas, on leaving the low pressure purifier 0, enters line 42, passes through openings 43 and, under pressure, passes through the fabric of the filter elements on which it leaves all the impurities that it may still contain. .
It then passes through the fittings 49, the openings 48 and the pipe 47, in the direction indicated by the arrow. The fabrics and their supports through which the gas passes in the filtering device are determined in surface area and in number so that, in the passage section offered to the gas, they very much exceed the section of the pipes so that the mechanical resistance of the fabric used for filter elements does not give
<Desc / Clms Page number 11>
there is no excessive pressure drop which could cause rapid clogging of these elements.
When it is necessary to clean the filtering device, the door 41 is opened, the supports 41a are detached from their connections 49 and the canvas bags 41 are beaten and then replaced with their supports in the box 40.
The filter D can be replaced by the assembly shown in the diagram of FIG. 16. This assembly comprises a main filter consisting of a chamber 61 with a gas inlet 42 and an outlet 47 between which is arranged, preferably on a grid 62. , a mass of raw wool as obtained when shearing sheep, this wool being of course degreased and washed. By its natural elasticity, this wool occupies all the free space in the chamber 61 and constitutes an extremely effective filtering mass 63 for retaining the fine solid particles which may still be contained in the gas.
A small safety filter, made of the same material is provided at 64, downstream of the main filter 61. The role of this filter 64 is as follows:
Normally the filter 61 retains all foreign particles from the gas. Little by little, the mass 63 becomes saturated and at a certain degree of saturation, it allows foreign particles to pass through which are retained by the wool mass of the filter 64 which, very quickly becomes charged and, because of its reduced dimensions, slows down the passage of gases. The driver of the vehicle notices this fact immediately at the speed of his engine and before noxious particles have reached the mixer E or the engine.
He then opens the doors such as 65 and 66, advantageously provided with quick closing means, removes the masses of wool 63 and 67 and shakes them in the air to clean them and put them back in place. This operation is extremely fast.
<Desc / Clms Page number 12>
After passing through the filtering device, the gas enters the mixer E shown in detail in Figures 2, 3 and 4. This mixer comprises a gas inlet tube 49 in which is disposed a butterfly 50 or any other equivalent member intended to adjust the gas flow admitted to the mixer.
An air inlet 51 is provided on the mixer and also provided with an adjusting butterfly valve 54. A nozzle 52 extends the gas inlet 49 and has fixed helical fins 52a intended to facilitate the mixing of air and gas. gas. A diffuser 53 is also provided downstream of the nozzle 52. The gas control butterfly 50 is controlled by a lever 55 connected to a cam 56 by a connecting rod 57. The function of the cam is to combine the movements of the butterflies 50 and 54. .
The adjustment of this conjugation device takes place for example by acting on a rod 57 and the control is provided by the connecting rod 58 from a pedal or a lever placed within reach of the driver of the vehicle.
The essential feature of this air and gas mixing device is to give a constant composition to the mixture for all engine operating conditions. By acting on the pedal or on the control lever connected to the connecting rod 58, the butterfly valve 50, which controls the admission of gas to the mixer, opens by moving the sector-cam 56 and, if one operates at the same time the adjustment rod 57, the pivot of the throttle control rod 54 is moved on the sector-cam which modifies the transmission ratio between the two butterflies, so that the quantity of air admitted is proportioned as it suitable for the corresponding amount of gas.
This adjustment is made while the engine is running and it is easy to determine, by observing the operation of the engine, when the mixture is suitable, the pattern of the sector-cam being such that the mixture remains suitable for all conditions. engine running.
<Desc / Clms Page number 13>
As can be seen from Figures 2, 3 and 4 of the drawings, the air inlet into the mixer is disposed in the axial plane of the gas inlet and transversely to the latter inlet. The volumetric ratios and, consequently, the velocities of the two fluid streams at their junction point, are calculated so as to obtain a quantity of gas and air suitable to give a mixture of composition required with a minimum pressure drop for all engine speeds. The helical fins 52 direct the fluids to their junction point with a high rate of turn which facilitates obtaining a perfect mixture and consequently a high efficiency of the engine. The diffuser is used to adjust the linear speed of the mixture to adapt this speed to all the needs of the engine.
The installation that has just been described is more specifically intended for supplying an engine of a motor vehicle to which the gas supplied contains, thanks to the characteristic arrangement of the gasifier according to the invention, a very large proportion. of carbon monoxide. The construction and operation of this installation are excessively simple and economical and all of the equipment which constitutes this installation can easily be mounted on board a motor vehicle of any type. The gasifier does not contain refractory materials or air circulation chambers or cooling water.
It is made of thin and light metal sheets or plates.
An important characteristic of this gasifier is that the volume of the fire zone and the flow rate and direction of the air admitted for combustion are determined so as to produce, in the mass of the fuel, only one central zone inaan. descent or combustion zone, in principle spherical, sufficient to produce the quantity of gas required for all
<Desc / Clms Page number 14>
engine operating conditions, but insufficient to supply the mass of combustible materials contained in the entire gasifier tank. The result is that the fuel which surrounds the incandescent central mass is not ignited and acts to protect the walls of the gasifier tank against direct contact with the ignited fuel.
This peculiarity also facilitates recovery or spikes in the running of the engine of motor vehicles.
The air inlet 4 to the gasifier can advantageously be provided, as shown in FIG. 14, with a valve 59, or equivalent means, returned to the closed position by means such as a spring 60 or a counterweight. This valve opens more or less according to the suction of the motor and allows the air to pass with a determined flow rate to the nozzle 8 of FIG. 1. The spring, the counterweight, or other return means, act to close. more or less the valve 59 as soon as the needs of the engine decrease, which is the case, for example, when the vehicle goes down a hill or when the vehicle is coasting.
This closing of the valve 59 maintains the combustion zone in the best condition so that a good quality gas is always available to immediately respond to increased engine suction and, for example, when the vehicle is attacking a ramp, or when the engine having been very slowed down or stopped, is started again. The valve 59 thus automatically limits the excess air inlets which increase the volume of the combustion zone and give a lower quality gas.
The return means of the valve 59 (spring, counterweight or others) are advantageously adjustable.
Although the gasifier according to the invention has been, in the foregoing, described in its application to a motor vehicle, it is obvious that it can also be used on board.
<Desc / Clms Page number 15>
boats propelled by gas engines, on traotors, rail vehicles and other vehicles or machines using gas engines and for which a relatively light and efficient gasifier is useful. This gasifier is generally applicable to all cases where a combustible gas can be used, and, for example, for cooking, heating and lighting. It should also be noted that an installation on board a motor vehicle of the type just described can easily be arranged to be used when the vehicle is stationary, for cooking or other uses.
It suffices to provide a suitable vacuum cleaner driven for example by an electric motor or even manually. The invention is therefore advantageously suitable for camping and military vehicles of all kinds.
CLAIMS
1.- Improved gasifier, characterized in that the air is admitted into the mass of fuel at high speed at a point opposite to a single outlet so as to pass through the hearth while only maintaining a central high fire zone. temperature surrounded by non-ignited fuel and consequently subtracted from contact with the walls of the gasifier.