.Appareil pour la production d'un gaz combustible. Cette invention se rapporte à un appareil pour la production d'un gaz combustible, qui est léger, simple de construction, d'un service facile et pouvant se fabriquer à. peu de frais. A l'aide de cet appareil, on peut produire un gaz de bonne qualité, mélangé avec de l'eau dans certaines conditions permettant de l'em ployer directement pour un moteur sans exi ger une déshydratation préalable.
L'appareil selon l'invention comporte une chambre de combustion possédant un fond adapté pour contenir de l'eau, un tuyau de sortie du gaz et un tuyau d'admission d'air d'un diamètre restreint pénétrant dans ladite chambre à proximité du fond, de façon à créer près de son extrémité intérieure une zone d'incandescence d'un volume limité et d'une température haute, et il est caractérisé par des moyens pour la distribution d'une provision d'eau dans ladite zone d'incandes cence en quantités suffisantes pour maintenir le fond de la chambre continuellement mouillé ou inondé.
Dans une forme préférée, les tuyaux d'ad mission et de débit sont, par exemple, dispo sés horizontalement et, surtout en ce qui re garde le tuyau d'admission, le plus près pos- s ible du fond de la chambre. Pendant la mar che de l'appareil, il est admis un excédent d'eau, si bien que le fond de la chambre est maintenu humide ou même inondé. Ordinai rement, il est impossible (dans des limites raisonnables) d'amener trop d'eau parce que tout excédent s'échappe au fond de la cham bre par le tuyau d'admission.
Un résultat de cet arrangement semble être la formation et le maintien d'un vo lume considérable de vapeur d'eau dans le reste de la chambre, tandis que la zone d'in candescence est localisée en ce qu'elle est en tourée par une atmosphère de ladite vapeur et que les produits primaires de la réaction sont refroidis immédiatement par cette va peur et sont stabilisés et débités dans leur état original sans que des réactions secondai res aient lieu. En outre, les parois de la chambre sont maintenues plus fraîches même après unes marche prolongée que ce n'est le cas dans des installations pareilles.
Le gaz formé est débité normalement avec une teneur de vapeur d'eau (à l'état libre ou non) qui surpasse considérablement ce qui se fait d'or dinaire, mais à. une température ordinaire ment plus basse que l00 <B>C. Séché</B> et ana lysé, ce gaz se montre de bonne qualité et peut aussi être utilisé sans séchage préalable.
On peut utiliser pour l'alimentation de l'appareil selon l'invention un combustible. solide tel que la houille ou du charbon de bois ou du combustible liquide. Dans le pre mier cas, la hauteur du tuyau d'admission au-dessus du fond doit suffire à l'accumula tion d'une certaine quantité de cendres.
Le tuyau de débit est préférablement dis posé vis-à-vis et légèrement plus haut que le tuyau d'admission et la profondeur de sa pé nétration dans la chambre est préférablement ajustable. On se réserve ainsi un moyen de contrôle de la réaction.
L'appareil en question peut être accouplé directement à un moteur à combustion interne en intercalant rien de plus qu'un simple dis positif pour séparer les particules de char bon solide et quand l'état stable de la marche a été atteint, le contrôle de l'installation est assuré par les changements de la quantité de l'eau admise et la pénétration du tuyau de débit dans la chambre.
Il est montré, à titre d'exemple, dans le dessin annexé où les fig. 1 et 2 sont des cou pes verticales et horizontales schématiques, un appareil selon l'invention pour du char bon de bois.
L'appareil représenté comprend un réci pient 1 cylindrique et préférablement métal lique ayant un couvercle supérieur 2 pour charger le combustible. Le tuyau 3, d'admis sion pénètre d'une longueur ajustable dans la chambre et un petit vaporisateur 4 est disposé de façon à diriger un jet d'eau aussi haut que possible et finement divisé à travers le tuyau d'admission dans la zone d'incandescence.
Le tuyau de débit 5 est monté d'une ma nière ajustable dans la paroi opposée de la chambre et parallèlement au tuyau 3. La pé- nétration de ce tuyau peut être portée jusqu'à l'endroit marqué en pointillés. Il est disposé légèrement plus haut que le tuyau d'admis sion pour ne pas être inondé. Le tuyau d'ad mission 3 est placé aussi bas que cela con vient pour l'accumulation de cendres et pour offrir un déversoir du trop-plein de l'eau s'ac cumulant dans le bas de la chambre. Il est de toute importance de maintenir ce tuyau très bas.
Pour faire marcher un tel appareil, le feu est d'abord allumé, par exemple en introdui sant une torche par le tuyau 3 et quand la combustion est bien en train, on injecte de l'eau par le vaporisateur 4 d'abord en petites quantités. On produit une circulation en em ployant de la pression sur le tuyau 3 ou mieux, de l'aspiration par le tuyau 5. Cette aspiration peut être produite par le piston d'un moteur à combustion interne. On fait marcher le moteur d'abord avec de la benzine jusqu'à ce qu'une marche régulière soit at teinte, après quoi on ferme le carburateur et fait marcher le moteur seulement avec le pro duit de l'appareil.
Il semble résulter d'un examen de la tem pérature des parois du récipient pendant le chauffage et la marche que quand un état stable est atteint, la flamme est réduite sur un espace intérieur qui correspond probable ment .à l'espace marqué par 6, la partie la plus chaude de la flamme où la combustion du combustible a lieu, étant marquée par 7. 8 indique la zone intérieure où aucune combus tion ne se produit.
Les particules de l'eau pénétrant dans la zone incandescente 7 semblent être changées en vapeur qui se meut vers le haut et au dehors d'une façon semi-explosive tout en dé ployant des courants radiaux de vapeurs chaudes. Les zones des températures égales pour des conditions de fonctionnement cons tantes pourraient bien correspondre avec les isothermes 9, 10, 11 et 12.
Un courant de va peur d'eau est ainsi créé entre le bord de la flamme 6 et la paroi de droite de la chambre dans la fig. 1, de sorte que même à la partie a plus basse de la chambre, la température le la paroi ne surpasse pas une valeur que le nétal ne peut supporter et il ne sera pas né- ;essaire d'employer des briques réfractaires )u un revêtement spécial.
La température au ;entre du plafond, tout au-dessous le couver ;le 2 reste plus chaude que la température l'autres parties du plafond et la température le la paroi de droite dans la fie. 1 est la plus chaude environ sur le tiers ou le quart infé rieur, tandis que la température immédiate ment au-dessus du tuyau 5 de débit reste re lativement basse.
Par l'aspiration fournie par un moteur à combustion interne, l'air est amené au tuyau 3 d'admission sous pression atmosphérique, l'extrémité de ce tuyau restant tout simple ment ouverte. L'admission de l'eau cependant est réglée de sorte qu'il existe toujours un excédent, le fond du récipient restant ton= jours humide ou inondé.
. En général, la quantité d'eau admise après avoir inondé le fond est de 1 à 11/z kg par 1 kg de charbon. Un appareil existant donnant de bons résultats comprend un tam bour d'une hauteur de 90 cm et d'un diamètre de 52 cm ayant des tuyaux d'admission et de débit de 21/2 à 5 cm. Cet appareil fait mar cher un moteur d'automobile à quatre cylin dres évalué à 10 @à 20 HP, à 1100 révolutions par minute, le moteur étant modifié seule ment pour modifier la compression dans une proportion d'environ 6 à 1.
Dans un autre appareil, le récipient a 180 cm de hauteur et 67 cm de diamètre et des tuyaux d'admission et de débit de 5 cm et 7 cm. Quand on accouple cet appareil à un moteur à. quatre cylindres, 75 HP et 550 ré volutions, la consommation en eau est d'envi ron<B>312</B> kg par heure. La quantité d'eau ad mise quand l'appareil est accouplé directe ment à un moteur à un cylindre qui devait donner 8 FIP avec 350 révolutions par minute était environ 5 kg par heure et le seul ré glage nécessaire en dehors de l'ajustage du vaporisateur était un changement de la péné tration du tuyau 5 de débit qui doit être ajusté différemment pour des moteurs dont les rendements différent de 10 HP et plus.
Dans cet appareil, le tuyau d'admission est placé 7 cm au-dessus du fond de la cham bre.
Dans tous les cas, l'inondage du fond de la chambre en combinaison avec un tuyau d'admission placé très basa beaucoup d'im portance pour obtenir les meilleurs résultats.
En ajustant la quantité d'eau admise et la. pénétration du tuyau de débit 5 dans la chambre, on dispose d'un réglage très sensi ble de la marche de l'appareil. Si ce dernier, par exemple, est accouplé à un moteur à com bustion interne, un très léger déplacement axial du tuyau 5 de débit donne une varia tion appréciable du rendement, de sorte que la position la meilleure de ce tuyau de défait est assez vite trouvée. On peut alors contrô ler la machine de la manière ordinaire par un étranglement du conduit des gaz ou as pirant d'une manière connue. Préférablement, la conduite entre le tuyau de débit et le mo teur est tenue aussi courte que possible.
Si un appareil destiné à un moteur d'une puissance donnée est utilisé pour un moteur d'une puissance supérieure, l'aspiration dans le tuyau 5 sera augmentée et l'appareil fonc tionnera à des températures supérieures. Ce pendant, dans des limites raisonnables, l'ap pareil s'adaptera au rendement supérieur ri l'on augmente l'admission d'eau par le jet de vaporisation 4 et si le tuyau de débit 5 est réajusté. en même temps qu'on augmente aussi les charges de combustible par le cou vercle 2.
Le mode d'emploi de l'appareil n'est pas limité à l'emploi de combustible solide, on peut aussi employer un combustible liquide qui peut être brûlé dans une chambre fer mée semblable .à. celle décrite et dans la quelle il sera injecté séparément ou intro duit par l'admission de l'air.
L'appareil décrit ci-dessus peut ainsi être alimenté, par exemple, sans inconvénients avec de l'huile combustible, soit par injec tion directe ou par un distributeur en gouttes monté dans la paroi supérieure du tuyau 3 d'admission. La zone de combustion dans un cas pareil est localisée en disposas . un amas de matières solides telles que des dé bris de briques réfractaires en face de l'ex trémité du tuyau d'admission.
Un combustible en poudre sera préféra- blement alimenté au moyen d'un courant d'air dans und retraite de forme spéciale prévue dans des briques réfractaires disposées en face de l'extrémité'. intérieure du tuyau d'entrée et étant placées dans la zone d'in candescence. Les appareils peuvent aussi être alimen tés avec succès avec de la houille ou de l'an thracite en boulets. Pourtant, dans un cas pa reil, il se peut qu'un extracteur de goudron devienne nécessaire.
Dans tous les cas, il est important de pouvoir disposer d'une chambre assez vaste pour que la zone d'incandescence reste loca lisée et soit tout à fait enveloppée dans une atmosphère de vapeur d'eau et que des voies spacieuses soient disponibles pour la circula tion de la vapeur et pour les produits de combustion qui, probablement, se meuvent dans des zones semblables en étendue aux zo nes isothermales indiquées au dessin où la va peur ne sert pas seulement à réduire en géné ral la température des gaz de débit, mais à empêcher la production de réactions secondai res dans des zones trop éloignées de la flamme 6.
Il est très important que tous les joints des ouvertures servant à l'introduction du combustible et à l'enlèvement des cendres puissent se fermer hermétiquement et que toutes les fuites d'air dans le récipient soient évitées parce que la chambre doit rester close à part les tuyaux d'admission et de débit 3 et 5.
Avec l'arrangement décrit, la zone d'in candescence reste limitée en volume et ne cherche pas à s'étendre dans la partie supé rieure de la chambre après une marche pro longée probablement grâce au mouvement de la vapeur depuis la partie supérieure de la chambre vers le tuyau de débit. Si, cepen- dant, le tuyau de débit ou le tuyau d'admis sion est placé à une hauteur vraiment plus considérable, la zone d'incandescence a la tendance à devenir toujours plus grande pen dant toute la combustion d'une charge et le simple dispositif de manoeuvre automatique décrit exige alors des dispositifs additionnels de contrôle ou de correction.
Bien que la zone d'incandescence locali sée puisse s'élever à une température de <B>1300'</B> C ou davantage, l'appareil décrit a. le mérite que la température le long des parois du récipient reste si basse que des récipients métalliques d'une qualité ordinaire peuvent être employés. Dans certains cas, où un appa reil est utilisé en marche forcée, un récipient d'eau d'alimentation séparé peut constituer un moyen convenable pour augmenter le vo lume de vapeur parce que, dans des conditions de marche forcée, les gaz débités s'échappe ront à une température plus élevée que celle qui avait été prévue. L'eau peut être admise par une tuyère disposée au-dessus du tuyau d'admission, de sorte que le jet d'eau soit di rigé sur le sommet de la zone d'incandes cence.
.Apparatus for the production of a combustible gas. This invention relates to an apparatus for the production of a combustible gas which is light in weight, simple in construction, easy to use and capable of being manufactured. little cost. With the help of this apparatus, a good quality gas can be produced, mixed with water under certain conditions, allowing it to be used directly for an engine without requiring prior dehydration.
The apparatus according to the invention comprises a combustion chamber having a bottom adapted to contain water, a gas outlet pipe and an air inlet pipe of a restricted diameter entering said chamber near the gas chamber. bottom, so as to create near its inner end a zone of glow of limited volume and high temperature, and it is characterized by means for distributing a supply of water in said zone of incandescent in sufficient quantities to keep the bottom of the chamber continually wet or flooded.
In a preferred form, the inlet and flow pipes are, for example, arranged horizontally and, especially as regards the inlet pipe, as close as possible to the bottom of the chamber. During the operation of the apparatus, an excess of water is admitted, so that the bottom of the chamber is kept moist or even flooded. Usually, it is not possible (within reason) to supply too much water because any excess escapes to the bottom of the chamber through the inlet pipe.
A result of this arrangement appears to be the formation and maintenance of a considerable volume of water vapor in the remainder of the chamber, while the zone of in candescence is localized in that it is surrounded by a atmosphere of said vapor and that the primary products of the reaction are immediately cooled by this vapor and are stabilized and delivered in their original state without secondary reactions taking place. Furthermore, the walls of the chamber are kept cooler even after prolonged walking than is the case in such installations.
The gas formed is discharged normally with a water vapor content (in the free state or not) which considerably surpasses what is done normally, but at. a temperature usually lower than 100 <B> C. Dried </B> and analyzed, this gas is of good quality and can also be used without prior drying.
A fuel can be used for supplying the apparatus according to the invention. solid such as coal or charcoal or liquid fuel. In the first case, the height of the inlet pipe above the bottom must be sufficient for the accumulation of a certain quantity of ash.
The flow pipe is preferably arranged opposite and slightly higher than the inlet pipe and the depth of its penetration into the chamber is preferably adjustable. A means of controlling the reaction is thus reserved.
The device in question can be coupled directly to an internal combustion engine by interposing nothing more than a simple positive to separate the particles of good solid tank and when the steady state of walking has been reached, the control of the installation is ensured by changes in the quantity of water admitted and the penetration of the flow pipe into the chamber.
It is shown, by way of example, in the accompanying drawing where FIGS. 1 and 2 are schematic vertical and horizontal cou pes, an apparatus according to the invention for char bon de bois.
The apparatus shown comprises a cylindrical and preferably metal container 1 having a top cover 2 for charging fuel. The inlet pipe 3 penetrates of an adjustable length into the chamber and a small vaporizer 4 is arranged to direct a jet of water as high as possible and finely divided through the inlet pipe into the area. of incandescence.
The flow pipe 5 is fitted in an adjustable manner in the opposite wall of the chamber and parallel to the pipe 3. The penetration of this pipe can be brought to the place marked in dotted lines. It is placed slightly higher than the intake pipe so as not to be flooded. Intake pipe 3 is placed as low as convenient for ash accumulation and to provide an overflow outlet for water accumulating in the bottom of the chamber. It is of the utmost importance to keep this pipe very low.
To operate such a device, the fire is first lit, for example by inserting a torch through pipe 3 and when combustion is well under way, water is injected through vaporizer 4 first in small quantities. Circulation is produced by applying pressure to pipe 3 or better, suction through pipe 5. This suction can be produced by the piston of an internal combustion engine. The engine is run first with benzine until a smooth run is reached, after which the carburetor is closed and the engine run only with the product of the appliance.
It seems to result from an examination of the temperature of the walls of the vessel during heating and operation that when a steady state is reached, the flame is reduced to an interior space which probably corresponds to the space marked by 6, the hottest part of the flame where fuel combustion takes place, being marked with 7. 8 indicates the interior zone where no combustion occurs.
The particles of the water entering the glowing zone 7 appear to be changed to vapor which moves up and out in a semi-explosive fashion while deploying radial streams of hot vapors. The zones of equal temperatures for constant operating conditions could correspond well with isotherms 9, 10, 11 and 12.
A current of water is thus created between the edge of the flame 6 and the right wall of the chamber in FIG. 1, so that even at the lower part of the chamber, the temperature of the wall does not exceed a value that the netal cannot withstand and it will not be necessary to use refractory bricks) u a special coating.
The temperature at; between the ceiling, all below the brood; the 2 remains hotter than the temperature of the other parts of the ceiling and the temperature of the right wall in the fie. 1 is about a third or a lower quarter warmest, while the temperature immediately above the flow pipe 5 remains relatively low.
By the suction provided by an internal combustion engine, the air is brought to the inlet pipe 3 at atmospheric pressure, the end of this pipe remaining simply open. The water inlet however is regulated so that there is always an excess, the bottom of the container remaining ton = wet or flooded days.
. In general, the quantity of water admitted after flooding the bottom is 1 to 11 / z kg per 1 kg of charcoal. An existing apparatus giving good results comprises a drum with a height of 90 cm and a diameter of 52 cm having inlet and flow pipes of 21/2 to 5 cm. This device operates a four-cylinder automobile engine rated at 10 @ to 20 HP, at 1,100 revolutions per minute, the engine being modified only to change the compression at a rate of about 6 to 1.
In another apparatus, the container is 180 cm high and 67 cm in diameter and inlet and flow pipes of 5 cm and 7 cm. When this device is coupled to a motor at. four cylinders, 75 HP and 550 revolutions, water consumption is around <B> 312 </B> kg per hour. The quantity of water added when the device is coupled directly to a single cylinder engine which was to give 8 FIP with 350 revolutions per minute was about 5 kg per hour and the only adjustment necessary apart from the adjustment of the vaporizer was a change in the penetration of the flow pipe 5 which must be adjusted differently for engines with outputs other than 10 HP and above.
In this device, the inlet pipe is placed 7 cm above the bottom of the chamber.
In any case, flooding the bottom of the chamber in combination with a very low placed intake pipe has a lot of importance to obtain the best results.
By adjusting the quantity of water admitted and the. penetration of the flow pipe 5 into the chamber, there is a very sensitive adjustment of the operation of the device. If the latter, for example, is mated to an internal combustion engine, a very slight axial displacement of the flow pipe 5 gives an appreciable variation in efficiency, so that the best position of this defeat pipe is quite quickly. found. The machine can then be controlled in the ordinary way by throttling the gas or suction pipe in a known manner. Preferably, the line between the flow pipe and the motor is kept as short as possible.
If an apparatus intended for a motor of a given power is used for a motor of a higher power, the suction in the pipe 5 will be increased and the apparatus will operate at higher temperatures. However, within reasonable limits, the device will adapt to the higher efficiency if the water inlet is increased by the spray jet 4 and if the flow pipe 5 is readjusted. at the same time as increasing the fuel loads through cover 2.
The instructions for use of the apparatus are not limited to the use of solid fuel, it is also possible to use liquid fuel which can be burned in a similar iron chamber. that described and in which it will be injected separately or introduced by the air intake.
The apparatus described above can thus be supplied, for example, without inconvenience with fuel oil, either by direct injection or by a drop distributor mounted in the upper wall of the inlet pipe 3. The combustion zone in such a case is localized in disposas. a lump of solid material such as broken refractory bricks in front of the end of the intake pipe.
Powdered fuel will preferably be fed by means of an air stream into a specially shaped retreat provided in refractory bricks disposed opposite the end. inside the inlet pipe and being placed in the zone of influence. The devices can also be successfully fed with coal or anthracite pellets. However, in one case, a tar extractor may become necessary.
In any case, it is important to be able to have a room large enough so that the area of incandescence remains localized and is completely enveloped in an atmosphere of water vapor and that spacious channels are available for the combustion. circulation of the vapor and for the combustion products which, probably, move in areas similar in extent to the isothermal zones indicated in the drawing where the vapor does not serve only to reduce in general the temperature of the flow gases, but to prevent the production of secondary reactions in areas too far from the flame 6.
It is very important that all the joints of the openings used for the introduction of fuel and for the removal of ash can be sealed and that all air leaks into the container are avoided because the chamber must be kept closed separately. the inlet and flow pipes 3 and 5.
With the arrangement described, the zone of incandescent remains limited in volume and does not seek to extend into the upper part of the chamber after a long walk probably thanks to the movement of the steam from the upper part of the chamber. chamber to the flow pipe. If, however, the discharge pipe or the inlet pipe is placed at a much greater height, the area of glow tends to become ever greater during the entire combustion of a charge and the simple automatic maneuvering device described then requires additional control or correction devices.
Although the localized glow zone may rise to a temperature of <B> 1300 '</B> C or more, the apparatus described a. the merit that the temperature along the walls of the container remains so low that metal containers of ordinary quality can be employed. In some cases, where an appliance is used in forced operation, a separate feedwater container may be a suitable means of increasing the steam volume because, under forced operation conditions, the gases delivered are will escape at a higher temperature than expected. The water can be admitted through a nozzle arranged above the inlet pipe, so that the water jet is directed towards the top of the incandescent zone.