EP0531778A1 - Co-current gasifier - Google Patents

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EP0531778A1
EP0531778A1 EP92114292A EP92114292A EP0531778A1 EP 0531778 A1 EP0531778 A1 EP 0531778A1 EP 92114292 A EP92114292 A EP 92114292A EP 92114292 A EP92114292 A EP 92114292A EP 0531778 A1 EP0531778 A1 EP 0531778A1
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
gasifier
combustion
screw
carburetor
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Application number
EP92114292A
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German (de)
French (fr)
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EP0531778B1 (en
Inventor
Léon Jaccard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PORETTI- GAGGINI SA
Original Assignee
PORETTI- GAGGINI SA
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Filing date
Publication date
Application filed by PORETTI- GAGGINI SA filed Critical PORETTI- GAGGINI SA
Publication of EP0531778A1 publication Critical patent/EP0531778A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0531778B1 publication Critical patent/EP0531778B1/en
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20—Apparatus; Plants
    • C10J3/22—Arrangements or dispositions of valves or flues
    • C10J3/24—Arrangements or dispositions of valves or flues to permit flow of gases or vapours other than upwardly through the fuel bed
    • C10J3/26—Arrangements or dispositions of valves or flues to permit flow of gases or vapours other than upwardly through the fuel bed downwardly
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/156—Sluices, e.g. mechanical sluices for preventing escape of gas through the feed inlet
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/158—Screws

Definitions

  • the present invention relates to a direct current gasifier as described in the preamble of claim 1.
  • the present invention accordingly finds specific application in the field of DC gasifiers, i.e. those that generate a gas free of tar condensation and are therefore generally suitable for use in explosion engines.
  • carburettors are known for the use they found in World War II, when the vehicles' explosion engines were used instead of petrol.
  • a similar carburetor is shown for example in FR-A-25 26 036, where a carburetor for agricultural tractors is described which mainly consists of a V-shaped double chamber.
  • the upper chamber consists of a cylindrical container, the diameter of which continuously decreases in the lower part: it is therefore conical wedging downwards.
  • the second chamber After the narrowest point of this chamber, in which there are radial openings through which the primary air is supplied, the second chamber begins in the interior of the chamber, which is delimited by a circular, conically spreading wall. The whole thing thus forms a double funnel through which the material to be gasified passes through from top to bottom through its own weight.
  • the second chamber is closed at the bottom by a grate, which serves the purpose of retaining the coal particles which are not completely burned in the annular combustion zone.
  • This type of direct current gasifier is hereinafter referred to as "descending" since it is characterized in that the fuel gas formed by the gasification in the combustion chamber, corresponding to the narrowest point of the two connecting chambers, moves from top to bottom in the same direction of material transport.
  • This type of gasifier therefore has a major disadvantage, i.e. it requires a separation grate below the second chamber: this grate allows the smallest unburned particles of ash and coal to be separated - i.e. not yet completely converted to gas - which are piling up.
  • This disadvantage was not important when using DC gasifiers for driving explosion engines during the war, when many vehicles were equipped with such devices for lack of gasoline.
  • the carburettor was not operated continuously in this application so that it was possible to clean the grate or collecting chamber from the ash accumulated under the grate at the end of the day or after the short operating period and thus to restore the ideal working conditions of the carburetor .
  • the purpose of the present invention is to propose a direct current gasifier without the disadvantages of the above mentioned direct current gasifier according to the preamble of claim 1 and in particular a gasifier which does not require a lower grate, in which the problem of material bridging is also eliminated.
  • the ashes can be removed through this grate, as will be described in detail.
  • the very fine ash which always forms when wood is burned, is aerodynamically entrained by the gases that are generated with direct current with the material fed by the screw, remove from the carburetor.
  • it is usually necessary to filter the gases for example using a cyclone filter, so that they are freed from the fine ash, especially where the gasification gas is intended for explosion engines, ie for the purpose for which the DC gasifier, thanks the gas purity to be achieved is provided.
  • the inside of the pipe is conical towards the bottom and has a larger diameter in accordance with its starting point at the furnace: thanks to this provision, the combustion material inside the pipe flows more easily downwards and thus avoids any risk of clogging of the material feed.
  • the taper of the tube has been chosen between 30 'and 4 °, which allows better operating conditions combined with acceptable construction use.
  • the combustion chamber is made at least in its conical section from refractory material. This precaution serves the purpose of achieving optimal thermal insulation of the warmest point of the carburetor in order to avoid heat loss to the maximum.
  • Another preferred embodiment according to claim 5 provides an angle of inclination of the screw forming the screw and, when measured on the outer tube diameter of 120 mm, is between 10 ° and 25 °.
  • the angle set between these limits guarantees ideal operating conditions for the carburetor - safety during material transport, reduced friction on the screw, moderate speed of rotation of the screw, etc.
  • the claim 6 relates to a preferred embodiment of the gasifier according to the invention and proposes a design of the firing zone, which guarantees an excellent supply of the main air to the combustion zone.
  • Claim 7 relates to a preferred embodiment of the gasifier according to the invention and relates specifically to a feed system of the combustion chamber.
  • the combustion chamber of the carburetor is designated by 1.
  • This chamber 1 is in its upper part a mainly cylindrical shape and enclosed by a cylindrical wall 1, which in the example shown consists of sheet metal.
  • the lower part 3 of the chamber 1 wedges conically downwards and forms the combustion 4 of the carburetor there. This zone, where the combustion or oxidation of the carbon takes place according to laws regulating these processes, will be described in detail later.
  • the truncated cone wall which laterally delimits the wedge-out portion 3 of the combustion chamber, can be made of sheet iron.
  • the wall 5 consists of refractory material. This solution is particularly advantageous because excellent thermal insulation from the outside is achieved, namely in the warmest zone of the chamber, where the heat losses to be avoided would be greatest.
  • the worm 11 or the inner tube 12 is open in the upper part and is rotated during the carburetor operation by a drive shaft 13 (FIG. 2) which is connected to the tube 12 so that a large part of the inner surface of the tube remains open .
  • the shaft 13 is supported in the upper part of the carburetor by a holder 14, which fastens to the cover 14 and closes the filling silo 16 and is rotated by a geared motor 17 at a very low speed.
  • the details of the geared motor 17 and the shaft connection 13 with the tube 12 are clear to any person skilled in the art, which is why no further detailed explanations are necessary.
  • the direction of rotation of the screw 11 and the direction of the slope are such that the combustion material flowing out of the lower opening 18 of the tube 12, which went through the firing zone 4, was not completely converted into combustion gas and ash, i.e. partially unburned material, is grasped by the foot 19 below the screw 11 and pushed up onto the inclined surface of the screw 11.
  • the partially burned material is mixed with fresh material which has not yet burned and more or less partially fills the filling silo 16.
  • the inventive carburetor also has the following construction elements, which are not essential characteristics of the same, but which, as preferred solutions, guarantee automatic functioning of the system.
  • the perforated sheet 6 is connected by a thin ring-shaped channel 21 to a further channel 22, also ring-shaped, which, as can be seen on the right-hand side of FIG. 1, is connected to a discharge line for the gases.
  • the gases generated in the gasification are fed to the intended consumption element (burner, explosion engine) (not shown).
  • the filling silo 16 (FIG. 2), located above the combustion chamber, is preferably closed off at the top by a hermetic lock 24 through which the fresh combustion material is fed as soon as a sensor 25 placed in the filling silo 16 indicates that the material level has dropped below a certain minimum value is.
  • the tube 12 is tapered on the inside and has the larger diameter in accordance with its starting point 26 in the vicinity of the furnace 4.
  • This taper is preferably between 30 'and 4 °.
  • the pitch angle is that of the screw forming screw important.
  • This angle is measured at the inner point of the screw 11, i.e. in accordance with the outer tube diameter of 120 mm, 12, preferably between 10 and 25 °.
  • the pitch of the screw 11 is important for the selection of an appropriate speed of rotation of the screw 11 itself. This pitch angle is seen in relation to the other dimensions of the carburetor, which is why it is determined in the present description as a function of the tube diameter 12, which was 120 mm in the example shown.
  • the firing zone 4 consists of a central zone 27 with circular holes, closed at the top by a cover 7 mentioned above and an annular shape zone 28 which surrounds the central zone 27.
  • the ring-shaped zone 28 there is at most one grate with very small holes 10.
  • the grate (s) are not absolutely necessary for realizing the present invention. As already said, they can prove to be superfluous where the ashes are so fine as a result of the complete combustion of the fuel that they are continuously removed from the gas that forms. If, on the other hand, the ash formed is large-grained (which can depend on many factors and is unnecessary to explain here) and thus tends to be deposited on the bottom of the ring-shaped zone 28 surrounding the furnace 4, it is useful to provide one or more grids 9 in the ring-shaped zone 28.
  • This one or more grids must be provided with very small holes (in the order of 0.5-2mm in diameter) so that only the ash can fall into the lower part of the carburetor and be removed.
  • the grate will cover the entire surface of the ring-shaped zone 28, ie the concept of a single grate 9 also includes the case where the grate consists of a perforated ring-shaped zone over the entire surface.
  • An automatic removal system for the ashes can be attached under the grate 9 and, in FIG. 1 shown only as an example, may consist of one or more fall silos 29, on the bottom or the bottoms of which the ashes are removed by means of an ejection screw 30.
  • the latter is operated by a continuous or alternative motor 31. It is clear that in the case of a grate 9 in a complete ring shape, as explained above, the lower fall silo 29 also has the ring channel shape.
  • the combustion material wood chips or small pieces of wood
  • the level sensor 25 controls the level of the combustion material. It therefore always fills the lower part of the filling silo 16 up to the minimum height of the sensor 25.
  • the lock 24 is in turn always fed by material through a suitable feed hopper 32 and a conveyor belt 33 in a manner not shown here.
  • the combustion material then passes continuously in the vicinity of the shaft 13 into the zone 20 of the upper tube opening of the screw 11 and is introduced into the tube.
  • the fresh material coming from above mixes, before it reaches the opening 20, with the material which has already been partially burned and fed upwards by the screw 11 on the outside of the tube 12, where the mixture of this material, by slow rotation of the Screw 11 transported upwards with the fresh material by the presence of a deviation plate 34 in the upper one Batch of screw 11, which pushes the "rising" material inwards thanks to its suitable shape.
  • the amount of combustion material that is transported from the rotating screw 11 upwards with prior conversion to charcoal in the reduction zone, or reduction in the combustion volume due to the combustion operation and conversion to gas after the previously described gasification process depends on various functional parameters of the gasifier, such as of the main amount of air supplied to the holes 8, the speed of rotation of the screw 11, the dimensions of the elements, etc. These parameters are improved from time to time, also taking into account the material characteristics of the wood to be burned. This regulatory work is accessible to every specialist and is therefore no longer described in detail here.

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Abstract

The co-current gasifier according to the invention has a combustion chamber (1) which is closed off at the bottom at most by a grating (9) for ash removal and is equipped inside with a rotating screw (11), in order to feed upwards the material which is to be gasified and has passed through the firing zone (4). Apart from the technical advantages inherent in the basic principle concerning the purity of the gasification gas produced, the advantages of the co-current gasifier represented here are those of reduced dimensions, which allow the gasifier also to be used suitably for installations with restricted outputs. It is suitable for engine use and for heating use. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstromvergaser, wie dies im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.The present invention relates to a direct current gasifier as described in the preamble of claim 1.

Aehnliche Vergaser sind in der Praxis gut bekannt, da sie besonders in den Jahren, wo Mangel an flüssigem Treibstoff (Benzin) herrschte, für die Gaserzeugung aus Holz für den Betrieb von Explosionsmotoren eingesetzt wurden.Similar carburetors are well known in practice because they were used for the production of gas from wood for the operation of explosion engines, particularly in the years when there was a lack of liquid fuel (petrol).

Zur weiteren Erläuterung des Anwendungsgebietes der vorliegenden Erfindung ist es gut, kurz den Stand der generellen Technik, wo sie Anwendung findet, zusammenzufassen.In order to further explain the field of application of the present invention, it is good to briefly summarize the prior art where it is used.

Es werden vor allem zwei Grundmodelle von Vergasern unterschieden, d.h. den Gegenstrom- und den Gleichstromvergaser. Das Konzept von Gegen- bzw. Gleichstrom bezieht sich auf die Tatsache, dass der Strom der erzeugten Gases direkt in Gegenrichtung oder in Gleichrichtung des Stromes des zu vergasenden Materiales fliesst. Dies bedeutet, dass bei einem Gegenstromvergaser das durch die Vergasung erzeugte Gas, nach chemischer Reaktion C+O₂ = CO₂ (+97cal), durch die "frische" Brennstoffzuführung (im spezifischen Fall Holz) durchgeht, welche die Verbrennungszone, im Bereich dieser Erfindung "Feuerungszone" genannt, noch nicht erreicht hat.There are two main models of carburettors, i.e. the countercurrent and cocurrent carburetors. The concept of countercurrent or direct current relates to the fact that the flow of the gas produced flows directly in the opposite direction or in the same direction as the flow of the material to be gasified. This means that in a countercurrent gasifier, the gas generated by the gasification, after chemical reaction C + O₂ = CO₂ (+ 97cal), passes through the "fresh" fuel supply (in the specific case wood) which passes through the combustion zone in the area of this invention " Firing zone ", has not yet reached.

Hingegen im Fall des Gleichstromvergasers gewegen sich das erzeugte Gas und das Material in der gleichen Richtung, was zur Folge hat, dass das Gas nur durch den Brennstoff (Holz), der bereits durch die Feuerung gegangen ist und demnach in reine Kohle umgewandelt wurde, geht, obwohl seine Verbrennung noch nicht komplett ist.On the other hand, in the case of the direct current gasifier, the gas and material produced move in the same direction, with the result that the gas only passes through the fuel (wood) that has already passed through the furnace and has therefore been converted into pure coal , although its combustion is not yet complete.

Der wesentliche Unterschied zum Zweck der vorliegenden Erfindung besteht nun in der Tatsache, dass in einem Gegenstromvergaser, wo das Gas noch frisches Brennstoffmaterial durchgeht, mit darin enthaltenen Abfallprodukten geladen wird, in erster Linie Teer, welches es in gasförmigem Zustand mit sich bringt.The essential difference for the purpose of the present invention now lies in the fact that in a countercurrent gasifier, where the gas still passes through fresh fuel material, waste products contained therein are primarily loaded with tar, which it brings in a gaseous state with it.

Der Teer kann sich sobald die Temperatur unter einen gewissen Wert fällt, kondensieren und setzt sich auf den Teilen (Rohrleitungen, Rost usw.) ab, durch welche das Gas strömen muss. Diese starke Teerabsetzung ist ausserordentlich störend und verhindert oft eine regelmässige Funktion eines solchen Vergasers. Eine andere Folge dieses Problemes ist, dass ein Gegenstromvergaser als Gaserzeuger für Brennstoffmotorenbetrieb nicht in Betracht gezogen werden kann, da die unvermeidlichen Teerabsätze ein korrektes Funktionieren eines Explosionsmotores, der mit einem solchen Gas versorgt ist, verunmöglicht.As soon as the temperature drops below a certain value, the tar can condense and settles on the parts (pipes, rust, etc.) through which the gas has to flow. This strong tar settling is extremely annoying and often prevents such a carburetor from functioning regularly. Another consequence of this problem is that a countercurrent gasifier cannot be considered as a gas generator for fuel engine operation, since the inevitable tar deposits make it impossible for an explosion engine which is supplied with such a gas to function correctly.

Dies hat zur Folge, dass der Gegenstromvergasertyp nur für die Wärmeerzeugung einsetzbar ist und auch hier nur mit allen passenden Vorkehrungen, die die Teerkondensation verhindern. Die wirkungsvollste dieser Vorkehrungen - wenn auch immer sehr heikel- ist, wenn das Gas so schnell wie möglich verbrannt wird, d.h. sofort nach seiner Bildung: diese bei hoher Temperatur ausgeführte Operation verursacht tatsächlich die Zersplitterung (cracking) des Teermoleküls, welche somit verbrannt wird.The consequence of this is that the counterflow gasifier type can only be used for heat generation and also here only with all suitable precautions that prevent tar condensation. The most effective of these precautions, albeit very delicate, is if the gas is burned as quickly as possible, i.e. immediately after its formation: this operation carried out at high temperature actually causes the tar molecule to crack, which is thus burned.

Die Bildung von Teerabsätzen existiert dagegen bei den Gleichstromvergasern nicht, da das Gas nie frischen Brennstoff (Holz) durchgeht, sondern nur solchen, der bereits durch die Feuerung gegangen ist und nach vorheriger Zersplitterung der Sekundärprodukte in Reinkohle umgewandelt wurde. Dies ist der Hauptvorteil der Gleichstromvergaser gegenüber jenen mit Gegenstrom.In contrast, the formation of tar deposits does not exist with the direct current gasifiers, since the gas never goes through fresh fuel (wood), but only those that have already passed through the furnace and were converted into pure coal after the secondary products had been broken up beforehand. This is the main advantage of direct current gasifiers over those with counter current.

Die vorliegende Erfindung findet demnach spezifische Anwendung im Bereich der Gleichstromvergaser, d.h. jene, die ein von Teerkondensation freies Gas erzeugen und somit im allgemeinen für den Einsatz bei Explosionsmotoren geeignet sind.The present invention accordingly finds specific application in the field of DC gasifiers, i.e. those that generate a gas free of tar condensation and are therefore generally suitable for use in explosion engines.

Die Vergasertypen sind bekannt für den Gebrauch, den sie im zweiten Weltkrieg gefunden haben, wo Explosionsmotoren der Fahrzeuge an Stelle des Benzins damit betrieben wurden.The types of carburettors are known for the use they found in World War II, when the vehicles' explosion engines were used instead of petrol.

Ein ähnlicher Vergaser ist zum Beispiel in der FR-A-25 26 036 dargestellt, wo ein Vergaser für Landwirtschaftstraktoren beschrieben wird, der hauptsächlich aus einer V-förmigen Doppelkammer besteht.A similar carburetor is shown for example in FR-A-25 26 036, where a carburetor for agricultural tractors is described which mainly consists of a V-shaped double chamber.

Die obere Kammer besteht aus einem zylindrischen Behälter, dessen Durchmesser in der unteren Partie fortlaufend abnimmt: er ist demnach kegelförmig nach unten auskeilend.The upper chamber consists of a cylindrical container, the diameter of which continuously decreases in the lower part: it is therefore conical wedging downwards.

Nach dem engsten Punkt dieser Kammer, in welchem sich radiale Oeffnungen befinden, durch welche die Primärluft versorgt wird, beginnt im Innern der Kammer die zweite Kammer, die durch eine kreisförmige, nach unten konisch ausbreitende Wand abgegrenzt ist. Das Ganze bildet somit einen Doppeltrichter, durch den das zu vergasende Material von oben nach unten, durch Eigengewicht, durchgeht. Die zweite Kammer ist unten durch einen Rost abgeschlossen, der dem Zweck dient, die in der ringförmigen Verbrennungszone nicht ganz verbrannten Kohlenteilchen zurückzuhalten. Dieser Gleichstromvergasertyp wird hier nachstehend "absteigend" bezeichnet, da er dadurch gekennzeichnet ist, dass sich das durch die Vergasung in der Brennkammer, dem engsten Punkt der beiden verbindenden Kammern entsprechend, gebildete Brenngas von oben nach unten in der gleichen Richtung des Materialtransportes bewegt.After the narrowest point of this chamber, in which there are radial openings through which the primary air is supplied, the second chamber begins in the interior of the chamber, which is delimited by a circular, conically spreading wall. The whole thing thus forms a double funnel through which the material to be gasified passes through from top to bottom through its own weight. The second chamber is closed at the bottom by a grate, which serves the purpose of retaining the coal particles which are not completely burned in the annular combustion zone. This type of direct current gasifier is hereinafter referred to as "descending" since it is characterized in that the fuel gas formed by the gasification in the combustion chamber, corresponding to the narrowest point of the two connecting chambers, moves from top to bottom in the same direction of material transport.

Dieser Vergasertyp hat demnach einen wesentlichen Nachteil, d.h. er bedingt einen Trennungsrost unterhalb der zweiten Kammer: dieser Rost erlaubt die Trennung der kleinsten unverbrannten Partikel von Asche und Kohle - d.h. noch nicht vollkommen in Gas umgewandelt - die sich anhäufen. Dieser Nachteil war bei Einsatz von Gleichstromvergasern für den Antrieb von Explosionsmotoren während den Kriegszeiten, als aus Mangel an Benzin viele Fahrzeuge mit solchen Vorrichtungen ausgerüstet waren, nicht wichtig. In der Tat wurde bei dieser Anwendung der Vergaser nicht fortlaufend betrieben sodass es möglich war, am Tagesende, bzw. nach der kurzen Betriebsperiode, den Rost bzw. Auffangkammer von der unter dem Rost angehäuften Asche zu reinigen und somit die idealen Arbeitsbedingungen des Vergasers wieder herzustellen.This type of gasifier therefore has a major disadvantage, i.e. it requires a separation grate below the second chamber: this grate allows the smallest unburned particles of ash and coal to be separated - i.e. not yet completely converted to gas - which are piling up. This disadvantage was not important when using DC gasifiers for driving explosion engines during the war, when many vehicles were equipped with such devices for lack of gasoline. In fact, the carburettor was not operated continuously in this application so that it was possible to clean the grate or collecting chamber from the ash accumulated under the grate at the end of the day or after the short operating period and thus to restore the ideal working conditions of the carburetor .

Der Nachteil der Materialanhäufung oberhalb des Rostes verhindert also einen ständigen Betrieb des absteigenden Gleichstromvergasers, wobei unter einem ständigen Betrieb eine Betriebsperiode von mehreren Tagen oder Wochen ohne Zwischenunterhalt verstanden wird.The disadvantage of the material accumulation above the grate thus prevents the descending direct current gasifier from operating continuously, with an operating period of under continuous operation is understood for several days or weeks without maintenance.

Es muss ausserdem betont werden, dass die Vergaseranwendung zum Fahrzeugantrieb einfacher ist als für eine feste Anlage, da durch die unvermeidlichen Vibrationen, denen er unterworfen ist, die "Brückenbildung" des zu verbrennden Materials in der oberen Kammer (d.h. Zonen, wo sich das Material an die Wände klebt), welche den Brennstoffluss zur Brennkammer unterbrechen, verhindert wird.It must also be emphasized that the carburetor application for vehicle propulsion is simpler than for a fixed system, since the inevitable vibrations to which it is subjected cause the "bridging" of the material to be burned in the upper chamber (ie zones where the material is located) stuck to the walls), which interrupt the flow of fuel to the combustion chamber.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, einen Gleichstromvergaser ohne die Nachteile des obenerwähnten Gleichstromvergaser nach Oberbegriff des Anspruches 1 vorzuschlagen und im Besonderen einen Vergaser, der keinen unteren Rost benötigt, in welchem auch das Problem der Materialbrückenbildung beseitigt ist.The purpose of the present invention is to propose a direct current gasifier without the disadvantages of the above mentioned direct current gasifier according to the preamble of claim 1 and in particular a gasifier which does not require a lower grate, in which the problem of material bridging is also eliminated.

Dieses Ziel wird mittels einem Gleichstromvergaser erreicht, der die im Anspruch 1 aufgeführten Charakteristiken aufweist.This goal is achieved by means of a direct current gasifier which has the characteristics listed in claim 1.

Dank der Anwesenheit der Schnecke, die das zu vergasende Material von der Feuerung zum oberen Eingangspunkt der Röhre speist, indem es an der Aussenseite des Rohres befördert wird, entsteht eine aufsteigende Materialströmung an der Aussenseite und eine absteigende Strömung im Innern des Rohres. Man erreicht damit eine ständige Zirkulation des Materials, sodass keine Partikel, auch nicht die Kleinsten des Materials unverbrannt bleiben, da das Material ein- oder mehrere Male bis zur vollständigen Erschöpfung durch die Feuerung geht. Was vom Brennmaterial nach den wiederholten Durchgängen durch die Feuerungszone übrig bleibt kann nur unverbranntes Material in Form von feiner Asche sein. Die Entfernung dieser Asche kann in zwei Arten erfolgen, je nachdem, ob die Verbrennungskammer unten einen feingelochten Rost, oder keinen, aufweist. Besteht ein solcher Rost, der die grösste vorgesehene Oeffnung unter der Brennkammer nach vorliegender Erfindung ausmacht, kann die Asche durch diesen Rost entfernt werden, wie dies noch im Detail beschrieben wird. Besteht dagegen kein Rost unter der Brennkammer, sondern eine dichte Abschliessung, wird die sehr feine Asche, die sich bei Holzverbrennung immer bildet, durch die Gase aerodynamisch mitgenommen, welche sich bei Gleichstrom mit dem von der Schnecke gespeisten Material, vom Vergaser entfernen. In diesem Fall ist es in der Regel notwendig, die Gase zu filtrieren, z.B. mittelns einem Zyklonfilter, damit sie von der feinen Asche befreit werden und dies besonders, wo das Vergasergas für Explosionsmotoren vorgesehen ist , d.h. für den Zweck für welchen der Gleichstromvergaser, dank der zu erreichenden Gasreinheit, vorgesehen ist. Nach der Charakteristik des Anspruches 2 ist das Rohrinnere gegen unten kegelförmig und hat einen grösseren Durchmesser in Uebereinstimmung zu seinem Ausgangspunkt an der Feuerung: dank dieser Vorkehrung fliesst das Verbrennungsmaterial im Innern des Rohres leichter nach unten und vermeidet somit jegliche Verstopfungsgefahr der Materialspeisung.Thanks to the presence of the screw, which feeds the material to be gasified from the furnace to the upper entry point of the tube by conveying it on the outside of the tube, there is an increasing material flow on the outside and a descending flow inside the tube. A constant circulation of the material is achieved, so that no particles, not even the smallest of the materials, remain unburned, since the material passes through the furnace once or several times until it is completely exhausted. What remains of the fuel after the repeated passes through the firing zone can only be unburned material in the form of fine ash. This ash can be removed in two ways, depending on whether or not the combustion chamber has a finely perforated grate at the bottom. If there is such a grate, which makes up the largest opening provided under the combustion chamber according to the present invention, the ashes can be removed through this grate, as will be described in detail. If, on the other hand, there is no rust under the combustion chamber, but rather a tight seal, the very fine ash, which always forms when wood is burned, is aerodynamically entrained by the gases that are generated with direct current with the material fed by the screw, remove from the carburetor. In this case, it is usually necessary to filter the gases, for example using a cyclone filter, so that they are freed from the fine ash, especially where the gasification gas is intended for explosion engines, ie for the purpose for which the DC gasifier, thanks the gas purity to be achieved is provided. According to the characteristic of claim 2, the inside of the pipe is conical towards the bottom and has a larger diameter in accordance with its starting point at the furnace: thanks to this provision, the combustion material inside the pipe flows more easily downwards and thus avoids any risk of clogging of the material feed.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung nach Anspruch 3 ist die Konizität des Rohres zwischen 30' und 4° gewählt worden, was bessere Betriebsbedingungen kombiniert mit annehmbarem Konstruktionseinsatz erlaubt.According to a preferred embodiment of the invention according to claim 3, the taper of the tube has been chosen between 30 'and 4 °, which allows better operating conditions combined with acceptable construction use.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 4 ist die Verbrennungskammer wenigstens in seiner konischen Partie aus feuerfestem Material hergestellt. Diese Vorkehrung dient dem Zweck, eine optimale thermische Isolation der wärmsten Stelle des Vergasers zu erzielen, um den Wärmeverlust aufs Höchste zu vermeiden.According to a preferred embodiment according to claim 4, the combustion chamber is made at least in its conical section from refractory material. This precaution serves the purpose of achieving optimal thermal insulation of the warmest point of the carburetor in order to avoid heat loss to the maximum.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform nach Anspruch 5 sieht einen Neigungswinkel der die Schnecke bildende Schraube vor und beträgt, wenn am äusseren Rohrdurchmesser von 120 mm gemessen, zwischen 10° und 25°. Die Erfahrung hat gezeigt, dass der zwischen diesen Grenzen gesetzte Winkel ideale Betriebsbedingungen des Vergasers garantiert- Sicherheit beim Materialtransport, verminderte Reibung an der Schnecke, mässige Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke usw.Another preferred embodiment according to claim 5 provides an angle of inclination of the screw forming the screw and, when measured on the outer tube diameter of 120 mm, is between 10 ° and 25 °. Experience has shown that the angle set between these limits guarantees ideal operating conditions for the carburetor - safety during material transport, reduced friction on the screw, moderate speed of rotation of the screw, etc.

Der Anspruch 6 betrifft eine bevorzugte Verwirklichungsform des Vergasers nach Erfindung und schlägt eine Gestaltung des Feuerungszone vor, die eine ausgezeichnete Zufuhr der Hauptluft zur Verbrennungszone garantiert.The claim 6 relates to a preferred embodiment of the gasifier according to the invention and proposes a design of the firing zone, which guarantees an excellent supply of the main air to the combustion zone.

Der Anspruch 7 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform des Vergasers nach Erfindung und bezieht sich spezifisch auf ein Speisungssystem der Verbrennungskammer.Claim 7 relates to a preferred embodiment of the gasifier according to the invention and relates specifically to a feed system of the combustion chamber.

Die Erfindung wird nun mit Hilfe einer bevorzugten Ausführungsform, die in den verschiedenen Darstellungen illustriert ist, beschrieben.The invention will now be described with the aid of a preferred embodiment, which is illustrated in the various illustrations.

Diese zeigen :

Fig. 1
Die Verbrennungskammer eines Gleichstromvergasers nach Erfindung, im Schnitt,
Fig. 2
Eine Durchschnittansicht eines kompletten Vergasers mit Verbrennungskammer der Fig. 1 und einem oberhalb der Kammer angeordneten Einfüllsilo.
These show:
Fig. 1
The combustion chamber of a DC gasifier according to the invention, in section,
Fig. 2
An average view of a complete carburetor with combustion chamber of FIG. 1 and a filling silo arranged above the chamber.

In der Fig. 1 ist der die Verbrennungskammer bildende Teil eines Gleichstromvergasers dargestellt.1 shows the part of a DC gasifier forming the combustion chamber.

Mit 1 wird die Verbrennungskammer des Vergasers bezeichnet. Diese Kammer 1 ist in seiner oberen Partie eine hauptsächlich zylindrische Form und von einer zylindrischen Wand 1 umschlossen, die im gezeigten Beispiel aus Metallblech besteht. Die untere Partie 3 der Kammer 1 keilt sich nach unten kegelförmig aus und bildet dort die Feuerung 4 des Vergasers. Diese Zone, wo die Verbrennung oder Oxydation des Kohlenstoffes nach Gesetzen, die diese Prozesse regeln, stattfindet, wird später im Detail beschrieben.The combustion chamber of the carburetor is designated by 1. This chamber 1 is in its upper part a mainly cylindrical shape and enclosed by a cylindrical wall 1, which in the example shown consists of sheet metal. The lower part 3 of the chamber 1 wedges conically downwards and forms the combustion 4 of the carburetor there. This zone, where the combustion or oxidation of the carbon takes place according to laws regulating these processes, will be described in detail later.

Die Kegelstumpfwand, die seitlich die auskeilende Partie 3 der Verbrennungskammer abgrenzt, kann aus Eisenblech hergestellt sein. In der Ausführungsform der gezeigten Fig. 1 wird jedoch bereits eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt, nach der die Wand 5 aus feuerfestem Material besteht. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft, da eine ausgezeichnete thermische Isolation gegen Aussen erzielt wird und zwar in der wärmsten Zone der Kammer, dort wo die Wärmeverluste, die man vermeiden will, am grössten wären.The truncated cone wall, which laterally delimits the wedge-out portion 3 of the combustion chamber, can be made of sheet iron. In the embodiment of FIG. 1, however, a preferred embodiment is already shown, according to which the wall 5 consists of refractory material. This solution is particularly advantageous because excellent thermal insulation from the outside is achieved, namely in the warmest zone of the chamber, where the heat losses to be avoided would be greatest.

Zwischen der oberen zylindrischen von der Wand 2 umschlossenen Zone der Verbrennungskammer 1 und der unteren kegelförmigen 3 ist für die Verbindung der beiden Partien ein Blech eingesetzt, durch welches die Verbrennungsgase, aber nicht die Verbrennungspartikel, strömen. Diese gelochte Ringzone 6 bildet somit die Verbindung zwischen dem Innen- und Aussenvergaser, wie dies später , wenn die Betriebsart der Vorrichtung behandelt wird, besser beschrieben ist.Between the upper cylindrical zone of the combustion chamber 1 enclosed by the wall 2 and the lower conical 3 For the connection of the two parts, a sheet is used through which the combustion gases, but not the combustion particles, flow. This perforated ring zone 6 thus forms the connection between the inner and outer carburetors, as will be better described later when the operating mode of the device is dealt with.

Die Feuerung 4 besteht hauptsächlich aus einem Deckel 7, der unten, seiner Umfangslinie entlang, eine Mehrzahl Löcher 8 zur Hauptluftzufuhr, d.h. von Aussen kommende Luft, aufweist. Diese Hauptluft dient der Oxydationserzielung, d.h. dem Prozess der Holzverbrennung das die Feuerungszone 4 erreicht. Ohne hier auf die Details über die chemischen Reaktionen, die in der Praxis geschehen, einzugehen, welche auf der einen Seite über die Notwendigkeit dieser Beschreibung hinausgehen und auf der anderen Seite jedem Experte auf diesem Gebiet bekannt sind, möchten wir erwähnen, dass sich ein Vergasungsprozess, wie er im Vergaser der vorliegenden Erfindung ausgeübt wird, in vier aufeinanderfolgende Phasen aufteilt, welche folgende sind :

  • die Holztrocknungsphase, während der das im Holz vorkommende Wasser bei Temperaturen bis 200 Grad C., verdunstet.
  • die Pyrolysenphasen, die bei höheren Temperaturen als 200 Grad C stattfindet und während der sich die in den Holzfasern enthaltene Zellulose in die Komponenten Kohlendioxyd, Methanol, hochflüchtigen Teer und organische Säuren zu zerlegen beginnt. Ueber 375 Grad C versplittert sich der Holzstoff in kleinere chemische Legierungen und erzeugt Teere die schwieriger flüchtig sind und Kohlenwasserstoff. Ueber 700 Grad C sind dann nur noch Kohlenstoff in Form von Holzkohle vorhanden.
  • die Oxydationsphase, die in der Feuerung 4 beim Lufteingangspunkt entsteht. Die Oxydation oder Kohlenstoffvergasung erzeugt Energie, die den Energiebedarf der zuvorbeschriebenen Phasen deckt.
  • die Reduktionsphase, in der sich das eigentliche Holzgas bildet als Endprodukt des vorliegenden Vergasers.
The furnace 4 mainly consists of a cover 7, which has a plurality of holes 8 at the bottom, along its circumferential line, for the main air supply, ie air coming from outside. This main air is used to achieve oxidation, ie the process of wood burning that reaches the firing zone 4. Without going into the details of the chemical reactions that occur in practice, which on the one hand go beyond the necessity of this description and on the other hand are known to every expert in the field, we would like to mention that there is a gasification process , as practiced in the carburetor of the present invention, is divided into four successive phases, which are as follows:
  • the wood drying phase, during which the water in the wood evaporates at temperatures up to 200 degrees C.
  • the pyrolysis phases, which take place at temperatures higher than 200 degrees C and during which the cellulose contained in the wood fibers begins to break down into the components carbon dioxide, methanol, volatile tar and organic acids. Above 375 degrees C, the wood pulp splinters into smaller chemical alloys and produces tars that are more difficult to volatile and hydrocarbons. Only carbon in the form of charcoal then remains above 700 degrees C.
  • the oxidation phase that occurs in the furnace 4 at the air entry point. The oxidation or carbon gasification generates energy that meets the energy requirements of the previously described phases.
  • the reduction phase in which the actual wood gas forms as the end product of the present gasifier.

Wichtig zur Erreichung eines gut funktionierenden Vergasers ist nun die Tatsache, dass das erzeugte Gas möglichst frei von niedrig flüchtigen Pyrolysenprodukte ist, d.h. die unter 400 Grad C kondensieren und sich an den Vergaserteilen anhaften können, was unannehmbare Störungen verursachen würde. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass das in der Reduktionsphase erzeugte Gas nicht mehr durch die Zone der Pyrolyse geht, d.h. die vier erwähnten Zonen müssen sich auch in der Bildungsrichtung und Verschiebung des Gases in obenerwähnten Ordnung folgen. Dies ist gerade das Prinzip des Gleichstromvergasers im Gegensatz zu jenem mit Gegenstrom, in welchem eben die in der Reduktionszone erzeugten Gase die Pyrolysenzone und eventuell auch die Trocknungszone durcxhgehen müssen und somit auf dem Weg mit schweren Teerstoffen beladen werden.What is important to achieve a well functioning gasifier is the fact that the gas generated is as free as possible from low volatile pyrolysis products, i.e. which condense below 400 degrees C and can adhere to the carburetor parts, which would cause unacceptable interference. For this reason, it is necessary that the gas generated in the reduction phase no longer passes through the pyrolysis zone, i.e. the four zones mentioned must also follow each other in the direction of formation and shift of the gas in the above-mentioned order. This is precisely the principle of the co-current gasifier in contrast to that with countercurrent, in which the gases generated in the reduction zone have to pass through the pyrolysis zone and possibly also the drying zone and are thus loaded with heavy tar substances on the way.

Der Gleichstromvergaser der vorliegenden Erfindung ist durch zwei wesentliche Aspekte charakterisiert, nämlich :

  • a) Die Verbrennungskammer 1 weist unten höchstens einen Rost 9 mit sehr kleinen Löchern 10 im Vergleich zur Grösse der unverbrannten Holzspäne. Dieser Rost 9 dient nur zur Entfernung der restlichen feinen Asche und ist dort, wo die Asche vom Verbrennungsgasluftzug, vom Vergaser abgegeben, angesaugt wird, nicht notwendig. Auf jeden Fall handelt es sich um einen Rost , durch welchen keine Hauptluft der Verbrennungskammer durchziehen darf, d.h. der Rost hat keinerlei Funktion hinsichtlich des eigentlichen Vergasungsprozesses und kann demnach unterlassen werden.
    In anderen Worten ist die erste Charakteristik des Vergasers nach Erfindung jene, dass er eine Verbrennungskammer 1 aufweist, die unten hauptsächlich geschlossen ist, oder höchstens einen mit Löchern 10 versehenen Rost 9 aufweist, welcher nur den einen Zweck hat, dort wo es notwendig ist die fein verbrannte Asche zu entfernen.
  • b) im Innern der Verbrennungskammer 1 ist eine Schnecke 11 angebracht deren äussere Abmessungen sich der kegelförmigen Form der Kammer anpassen und die in ihrem inneren Axialteil aus einem Zentralrohr 12 besteht, durch welches das zu vergasende Material von oben gespeist wird, wie dies später, unter Feuerung 4, besser erklärt wird.
The DC gasifier of the present invention is characterized by two essential aspects, namely:
  • a) The combustion chamber 1 has at most one grate 9 with very small holes 10 in comparison to the size of the unburned wood chips. This grate 9 is only used to remove the remaining fine ash and is not necessary where the ash is sucked in by the combustion gas draft, emitted by the carburetor. In any case, it is a grate through which no main air from the combustion chamber is allowed to pass, ie the grate has no function with regard to the actual gasification process and can therefore be omitted.
    In other words, the first characteristic of the gasifier according to the invention is that it has a combustion chamber 1, which is mainly closed at the bottom, or at most has a grate 9 provided with holes 10, which has only the one purpose where it is necessary to remove finely burned ashes.
  • b) in the interior of the combustion chamber 1, a screw 11 is attached whose outer dimensions adapt to the conical shape of the chamber and which consists in its inner axial part of a central tube 12 through which the material to be gasified is fed from above, as will be described later on Firing 4, is better explained.

Die Schnecke 11 bzw. das Innenrohr 12, ist im oberen Teil offen und wird während dem Vergaserbetrieb durch eine Mitnehmerwelle 13 (Fig. 2) zur Drehung gebracht, welche mit der Röhre 12 verbunden ist, damit ein grosser Teil der Innenoberfläche des Rohres offen bleibt. Die Welle 13 ist in der oberen Partie des Vergasers durch einen Halter 14 gestützt, welcher an den Deckel 14 befestigt das Einfüllsilo 16 schliesst und ist durch einen Getriebemotor 17 bei sehr niedriger Geschwindigkeit angedreht. Die Details des Getriebemotores 17 und der Wellenverbindung 13 mit dem Rohr 12 sind jedem Fachmann klar, weshalb keine weiteren detaillierten Erklärungen notwendig sind.The worm 11 or the inner tube 12 is open in the upper part and is rotated during the carburetor operation by a drive shaft 13 (FIG. 2) which is connected to the tube 12 so that a large part of the inner surface of the tube remains open . The shaft 13 is supported in the upper part of the carburetor by a holder 14, which fastens to the cover 14 and closes the filling silo 16 and is rotated by a geared motor 17 at a very low speed. The details of the geared motor 17 and the shaft connection 13 with the tube 12 are clear to any person skilled in the art, which is why no further detailed explanations are necessary.

Die Drehrichtung der Schnecke 11 und die Richtung der Steigung sind so, dass das aus der unteren Oeffnung 18 des Rohres 12 ausströmende Verbrennungsmaterial, welches durch die Feuerungszone 4 ging, aber nicht vollständig in Verbrennungsgas und Asche umgewandelt wurde, d.h. teilweise unverbranntes Material, vom Fuss 19 unterhalb der Schnecke 11 erfasst und auf die schräge Oberfläche der Schnecke 11 nach oben geschoben wird.The direction of rotation of the screw 11 and the direction of the slope are such that the combustion material flowing out of the lower opening 18 of the tube 12, which went through the firing zone 4, was not completely converted into combustion gas and ash, i.e. partially unburned material, is grasped by the foot 19 below the screw 11 and pushed up onto the inclined surface of the screw 11.

Am oberen Ende der Schnecke 11 angelangt, welche sich ungefähr auf der gleichen Höhe der oberen Oeffnung 20 des Rohres 11 befindet, wird das teilweise verbrannte Material mit frischem Material, das noch nicht verbrannt ist und mehr oder weniger teilweise das Einfüllsilo 16 füllt, vermischt.Arrived at the upper end of the screw 11, which is located approximately at the same level as the upper opening 20 of the tube 11, the partially burned material is mixed with fresh material which has not yet burned and more or less partially fills the filling silo 16.

Die Betriebsweise des Vergasers wird untenstehend noch detaillierter beschrieben.The operation of the carburetor is described in more detail below.

Der erfinderische Vergaser weist ferner folgende Konstruktionselemente auf, die keine wesentlichen Charakteristiken desselben sind, aber als bevorzugte Lösungen eine automatische Funktion der Anlage garantieren.The inventive carburetor also has the following construction elements, which are not essential characteristics of the same, but which, as preferred solutions, guarantee automatic functioning of the system.

Das perforierte Blech 6 ist durch einen dünnen Ringformkanal 21 mit einem weiteren Kanal 22, auch ringförmig, verbunden, welcher, wie man dies auf der rechten Seite der Fig. 1 sieht, mit einer Abflussleitung der Gase verbunden ist. Durch diese werden die in der Vergasung erzeugten Gase zum vorgesehenen Verbrauchselement (Brenner, Explosionsmotor) zugeführt (nicht gezeigt).The perforated sheet 6 is connected by a thin ring-shaped channel 21 to a further channel 22, also ring-shaped, which, as can be seen on the right-hand side of FIG. 1, is connected to a discharge line for the gases. Through these, the gases generated in the gasification are fed to the intended consumption element (burner, explosion engine) (not shown).

Das Einfüllsilo 16 (Fig. 2) , oberhalb der Verbrennungskammer angebracht, wird vorzüglicherweise oben durch eine hermetische Schleuse 24 abgeschlossen, durch welche das frische Verbrennungsmaterial gespeist wird, sobald ein im Einfüllsilo 16 plazierte Sensor 25 anzeigt, dass das Materialniveau unter einen bestimmten Minimalwert gesunken ist.The filling silo 16 (FIG. 2), located above the combustion chamber, is preferably closed off at the top by a hermetic lock 24 through which the fresh combustion material is fed as soon as a sensor 25 placed in the filling silo 16 indicates that the material level has dropped below a certain minimum value is.

Nach einer bevorzugten Verwirklichungsform der Erfindung nach Anspruch 2 ist das Rohr 12 innen nach unten kegelförmig und hat den grösseren Durchmesser in Uebereinstimmung zu seinem Ausgangspunkt 26 in der Nähe der Feuerung 4.According to a preferred embodiment of the invention according to claim 2, the tube 12 is tapered on the inside and has the larger diameter in accordance with its starting point 26 in the vicinity of the furnace 4.

Diese Lösung hat den Vorteil den Abstieg, durch Gravität, des in die obere Oeffnung 20 des Rohre 12 eintretende Material zu erleichtern. Man weiss, dass die Beförderung von Material in Kornform, wie der in unserem Fall die Speisung der Feuerung 4 bildende Typ die Gefahr mit sich bringt, dass sich "Brücken" oder "Wölbungen" bilden. Es handelt sich dabei, wie es der Name sagt, um Bildungen von "selbsttragenden" Materialstauungen, d.h. Gestaltungen, wo frische Holzstückchen und Kohle aufeinander liegen und so eine Materialkuppel bilden, die eine weitere Speisung des Verbrennungsmaterials zur Feuerung 4 verhindern.This solution has the advantage of facilitating the descent, by gravity, of the material entering the upper opening 20 of the tube 12. It is known that the transport of material in the form of a grain, such as the type constituting the feed to the furnace 4 in our case, entails the risk of "bridges" or "bulges" being formed. As the name suggests, these are formations of "self-supporting" material blockages, i.e. Designs where fresh pieces of wood and coal lie on top of one another and thus form a material dome, which prevent further feeding of the combustion material to the furnace 4.

Diese Gefahr wird dank der Konizität des Rohrinneren 12 wirkungsvoll bekämpft. In der Tat reicht eine Konizität, im Sinne einer ganz kleinen Erweiterung der Rohrsektion, um zu verhindern, dass das Material "Wölbungen" bildet.This danger is combated effectively thanks to the taper of the tube interior 12. Indeed, a taper, in the sense of a very small extension of the pipe section, is enough to prevent the material from forming "bulges".

Diese Konizität ist vorzüglicherweise zwischen 30' und 4°.This taper is preferably between 30 'and 4 °.

Zum Zweck eines guten Betriebes des Gleichstromvergasers nach vorliegender Erfindung ist der Steigungswinkel der die Schnecke bildende Schraube wichtig.For the purpose of good operation of the DC gasifier according to the present invention, the pitch angle is that of the screw forming screw important.

Dieser Winkel ist, am inneren Punkt der Schnecke 11 gemessen, d.h. in Uebereinstimmung mit dem äusseren Rohrdurchmesser von 120 mm, 12, vorzüglicherweise zwischen 10 und 25 °.This angle is measured at the inner point of the screw 11, i.e. in accordance with the outer tube diameter of 120 mm, 12, preferably between 10 and 25 °.

Die Steigung der Schnecke 11 ist für die Wahl einer angemessen Drehgeschwindigkeit der Schnecke 11 selber wichtig. Dieser Steigungswinkel wird in Bezug auf die anderen Abmessungen der Vergasers gesehen, weshalb er in der vorliegenden Beschreibung in Funktion des Rohrdurchmessers 12 , welcher im dargestellten Beispiel 120 mm war, bestimmt wird.The pitch of the screw 11 is important for the selection of an appropriate speed of rotation of the screw 11 itself. This pitch angle is seen in relation to the other dimensions of the carburetor, which is why it is determined in the present description as a function of the tube diameter 12, which was 120 mm in the example shown.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Vergasers nach Erfindung, besteht die Feuerungszone 4 aus einer Zentralzone 27 mit kreisförmigen Löchen, oben durch einen vorerwähnten Deckel 7 abgeschlossen und aus einer Ringformzone 28, die die Zentralzone 27 umschliesst. In der Ringformzone 28 befindet sich höchstens ein Rost mit sehr kleinen Löchern 10.According to another preferred embodiment of the carburetor according to the invention, the firing zone 4 consists of a central zone 27 with circular holes, closed at the top by a cover 7 mentioned above and an annular shape zone 28 which surrounds the central zone 27. In the ring-shaped zone 28 there is at most one grate with very small holes 10.

Der Vorteil dieser besonderen Ausführungsform der Feuerungszone 4, wie zuvor beschrieben, ist eindeutig: die Anordnung der Löcher 8 für die Zufuhr der durch den Deckel 7 bestimmten Hauptluft um die Zentralzone 27 ergibt eine ideal regelmässige Verteilung der Hauptluft um die Feuerung 4. Man hat somit die gleiche Situation, die man bei einem normalen Gasverteilungsbrenner in einem sogesagten Sparofen findet, wo das Gas in Flammenform symmetrisch um eine Zentralplatte verteilt wird. Der Unterschied ist hier nur, dass an Stelle von Gas mit Verbrennungshauptluft gespeist wird, aber hier wie dort ist es wichtig, dass die Verbrennung regelmässig erfolgt sodass sie auf den ganzen Umfang der Feuerungszone 4 verteilt wird.The advantage of this particular embodiment of the firing zone 4, as described above, is clear: the arrangement of the holes 8 for the supply of the main air determined by the cover 7 around the central zone 27 results in an ideal, regular distribution of the main air around the firing 4 the same situation that can be found in a normal gas distribution burner in a so-called saving oven, where the gas is distributed symmetrically in flame form around a central plate. The only difference here is that the main combustion air is used instead of gas, but here and there it is important that the combustion takes place regularly so that it is distributed over the entire circumference of the combustion zone 4.

Bezüglich des oder der Roste 9, die in der Erfindung als Alternative vorgesehen sind, sei noch erwähnt, dass der oder diese nicht unbedingt zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung notwendig sind. Wie bereits gesagt, können sie sich als überflüssig erweisen, dort wo sich die Asche als Resultat der vollständigen Verbrennung des Brennstoffes so fein ist, dass sie fortwährend vom sich bildenden Gas entfernt wird. Wenn hingegen die sich bildende Asche grosskörnig ist ( was von vielen Faktoren abhängen kann und hier zu erklären überflüsig ist) und somit dazu neigt, sich auf dem Boden der die Feuerung 4 umgebende Ringformzone 28 zu deponieren, ist es nützlich, ein oder mehrere Roste 9 in der Ringformzone 28 vorzusehen. Dieser eine oder mehrere Roste müssen mit sehr kleinen Löchern versehen sein ( in der Grössenordnung von 0,5-2mm Durchmesser), damit nur die Asche in den unteren Teil des Vergasers fallen und entfernt werden kann. In seiner extremsten Form wird der Rost die ganze Oberfläche der Ringformzone 28 decken, d.h. beim Konzept eines einzigen Rostes 9 ist auch der Fall inbegriffen, wo der Rost aus einer gelöcherten Ringformzone über die ganze Oberfläche besteht.With regard to the grate (s) 9, which are provided as an alternative in the invention, it should also be mentioned that the grate (s) are not absolutely necessary for realizing the present invention. As already said, they can prove to be superfluous where the ashes are so fine as a result of the complete combustion of the fuel that they are continuously removed from the gas that forms. If, on the other hand, the ash formed is large-grained (which can depend on many factors and is unnecessary to explain here) and thus tends to be deposited on the bottom of the ring-shaped zone 28 surrounding the furnace 4, it is useful to provide one or more grids 9 in the ring-shaped zone 28. This one or more grids must be provided with very small holes (in the order of 0.5-2mm in diameter) so that only the ash can fall into the lower part of the carburetor and be removed. In its most extreme form, the grate will cover the entire surface of the ring-shaped zone 28, ie the concept of a single grate 9 also includes the case where the grate consists of a perforated ring-shaped zone over the entire surface.

Unter dem Rost 9 kann ein automatisches Entfernungssystem der Asche angebracht sein und im Fig. 1 nur als Beispiel gezeigt, aus einem oder mehreren Fallsilos 29 bestehen, auf dessen oder deren Böden die Asche mittels einer Auswurfschnecke 30 entfernt wird. Letztere ist durch einen fortlaufenden oder alternativen Motor 31 betrieben. Es ist eindeutig, dass im Fall eines Rostes 9 in kompletter Ringform, wie oben erklärt, auch das untere Fallsilo 29 die Ringkanalform aufweist.An automatic removal system for the ashes can be attached under the grate 9 and, in FIG. 1 shown only as an example, may consist of one or more fall silos 29, on the bottom or the bottoms of which the ashes are removed by means of an ejection screw 30. The latter is operated by a continuous or alternative motor 31. It is clear that in the case of a grate 9 in a complete ring shape, as explained above, the lower fall silo 29 also has the ring channel shape.

Der Betrieb des Gleichstromvergasers nach vorliegender Erfindung geht klar aus Fig. 2 hervor.The operation of the DC gasifier according to the present invention is clearly shown in FIG. 2.

Das Verbrennungsmaterial (Holzspäne oder klein gestücktes Holz) wird von oben durch die hermetisch geschlossene, vom Niveausensor 25 gesteurte Schleuse 24, eingeführt. Es füllt somit stets die untere Partie des Einfüllsilos 16 bis zur Minimalhöhe des Sensors 25. Die Schleuse 24 wird ihrerseits immer durch Material durch einen passenden Speisetrichter 32 sowie ein Förderband 33 in hier nicht gezeigter Weise gespeist.The combustion material (wood chips or small pieces of wood) is introduced from above through the hermetically sealed lock 24 controlled by the level sensor 25. It therefore always fills the lower part of the filling silo 16 up to the minimum height of the sensor 25. The lock 24 is in turn always fed by material through a suitable feed hopper 32 and a conveyor belt 33 in a manner not shown here.

Das Verbrennungsmaterial gelangt danach, in Nähe der Welle 13 durchgehend, in die Zone 20 der oberen Rohröffnung der Schnecke 11 und leitet sich in das Rohr ein. Das frisch, von oben kommende Material mischt sich jedoch, bevor es in die Oeffnung 20 gelangt, mit dem bereits teilweise verbrannten und durch die Schnecke 11 an der Aussenseite des Rohres 12 nach oben gespeisten Material, wo die Mischungs dieses Materials, durch langsame Drehung der Schnecke 11 nach oben transportiert, mit dem frischen Material durch die Gegenwart eines Abweichungsbleches 34 in der oberen Partie der Schnecke 11, welches dank seiner passenden Form das "steigende" Material nach innen schiebt, erleichtert werden.The combustion material then passes continuously in the vicinity of the shaft 13 into the zone 20 of the upper tube opening of the screw 11 and is introduced into the tube. However, the fresh material coming from above mixes, before it reaches the opening 20, with the material which has already been partially burned and fed upwards by the screw 11 on the outside of the tube 12, where the mixture of this material, by slow rotation of the Screw 11 transported upwards with the fresh material by the presence of a deviation plate 34 in the upper one Batch of screw 11, which pushes the "rising" material inwards thanks to its suitable shape.

Wenn die Mischung des frischen Materials mit dem teilweise verbrannten Material (durch seine vorhergehende Passage in der Feuerungszone 4) in seinem Abstieg in die Feuerungszone 4 gelangt, nachdem es die Trocknungsphase- die sich in der oberen Partie des Rohres 12 und auch im Einfüllsilo 16 abspielt, zurückgelegt hat, sowie-die Pyrolysenphase- die im letzten absteigenden Rohrteiles, kurz vor der Feuerung 4, wo die Temperatur die nötigen Werte erreicht hat, erfolgt- geht es durch die Oxydationsphase durch, wo die Verbrennungshauptluft durch die Löcher 8 gespeist wird. Danach erfolgt die eigentliche Reduktionsphase, die sich dort abspielt wo das Material, das die Feuerungszone durchquert hat, vom Fuss 19 der Schnecke 11 gefasst und nach oben transportiert wird.When the mixture of the fresh material with the partially burned material (due to its previous passage in the firing zone 4) descends into the firing zone 4 after the drying phase - which takes place in the upper part of the tube 12 and also in the filling silo 16 , as well as - the pyrolysis phase - which takes place in the last descending pipe part, just before the furnace 4, where the temperature has reached the necessary values - it goes through the oxidation phase, where the main combustion air is fed through the holes 8. This is followed by the actual reduction phase, which takes place where the material that has passed through the firing zone is grasped by the foot 19 of the screw 11 and transported upwards.

Man erkennt somit, dass die sich in der Reduktionsphase bildenden Gase, die durch das perforierte Blech 6, den Abflusskanal 22 und die Leitung 23 angesogen und nach oben entfernt werden, nur das aufsteigende Material, das sich in der Schnecke 11 befindet, durchqueren und nie mit frischem Material in Kontakt kommen. Diese Gase können sich somit nicht mit Pyrolysenprodukten, d.h. mit Schwerteer beladen und strömen sauber und funktionsbereit aus dem Vergaser hinaus, um ohne Probleme von Ablagerungsbildung einen Verbrennungsmotor betreiben zu können.It can thus be seen that the gases forming in the reduction phase, which are drawn in and removed upwards by the perforated sheet 6, the drainage channel 22 and the line 23, only and never pass through the ascending material located in the screw 11 come into contact with fresh material. These gases can therefore not be combined with pyrolysis products, i.e. loaded with heavy tar and flow cleanly and functionally out of the carburetor in order to be able to operate an internal combustion engine without problems of deposits.

Die Menge Verbrennungsmaterial, das von der rotierenden Schnecke 11 nach oben unter vorheriger Umwandlung in Holzkohle in der Reduktionszone, bzw. Reduktion des Verbrennungsvolumen infolge der Verbrennungsoperation und Umwandlung in Gas nach dem zuvorbeschriebenen Vergasungsprozess, transportiert wird, hängt von verschiedenen Funktionsparameter des Vergasers ab, wie von der Hauptluftmenge die den Löchern 8 zugeführt wird, der Drehgeschwindigkeit der Schnecke 11, der Abmessungen der Elemente usw. Diese Paramter werden von Mal zu Mal verbessert auch unter Berücksichtigung der zu verbrennenden Materialcharakteristiken des Holzes . Diese Regulierungsarbeit ist für jeden Fachmann zugänglich und wird deshalb hier nicht mehr im Detail beschrieben.The amount of combustion material that is transported from the rotating screw 11 upwards with prior conversion to charcoal in the reduction zone, or reduction in the combustion volume due to the combustion operation and conversion to gas after the previously described gasification process, depends on various functional parameters of the gasifier, such as of the main amount of air supplied to the holes 8, the speed of rotation of the screw 11, the dimensions of the elements, etc. These parameters are improved from time to time, also taking into account the material characteristics of the wood to be burned. This regulatory work is accessible to every specialist and is therefore no longer described in detail here.

Die Vorteile des Gleichstromvergasers der vorliegenden Erfindung sind oben ausgiebig beschrieben worden und müssen deshalb nicht wiederholt werden. Wir möchten nur noch unterstreichen, dass die hier beschriebene Vergaserkonstruktion, dank seiner beschränkten Abmessungen, besonders zur Verwirklichung von Anlagen mit beschränkten Leistungen passend ist, wie z.B. Anlagen für den Antrieb von Stationärmotoren für den Landwirtschaftsgebrauch oder Heizungsanlagen für Einfamilienhäuser.The advantages of the DC gasifier of the present invention have been described extensively above and therefore need not be repeated. We would just like to emphasize that the carburettor construction described here, thanks to its limited dimensions, is particularly suitable for the implementation of systems with limited outputs, such as Systems for driving stationary motors for agricultural use or heating systems for single-family houses.

Claims (7)

Gleichstromvergaser mit einer Verbrennungskammer, die in der oberen Partie zylindrisch ist und sich nach unten zur Feuerung (4) hin kegelförmig auskeilt, wo die Verbrennungskammer komplett hermetisch ist mit Ausnahme des Ausgangs für die Verbrennungsgase, und die von oben durch eine dichte Schleuse mit Holzspänen gespeist wird,

dadurch gekennzeichnet, dass - die Verbrennungskammer (1) unten höchstens ein Rost (9) aufweist, dessen Löcher im Vergleich zur Grösse der unverbrannten Holzspäne sehr klein sind und der Entfernung der restlichen feinen Asche dienen, - im Innern der Verbrennungskammer (1) eine Förderschnecke (11) angebracht ist, deren äussere Abmessungen sich der Kegelform der Kammer anpassen und die in ihrem internen Axialteil aus einem Zentralrohr (12) besteht, durch welches das zu vergasende Material von oben zur Feuerung (4) hin gespeist wird, wo die sich während dem Vergaserbetrieb rotierende Schnecke (11) das Material von unten, d.h. von der Feuerungsstelle nach oben transportiert, wo das Rohr (12) mit einer Oeffnung versehen ist, durch welches das zu vergasende frische Material sowie das an der Feuerungsstelle (4) bereits durchgequerte und von der Schnecke (11) nach oben transportierte Material einlaufen. DC gasifier with a combustion chamber which is cylindrical in the upper part and wedges conically downwards towards the furnace (4), where the combustion chamber is completely hermetic with the exception of the outlet for the combustion gases, and which is fed from above through a dense sluice with wood chips becomes,

characterized in that - the combustion chamber (1) at the bottom has at most one grate (9), the holes of which are very small compared to the size of the unburned wood chips and serve to remove the remaining fine ash, - In the interior of the combustion chamber (1) a screw conveyor (11) is attached, the outer dimensions of which adapt to the conical shape of the chamber and which in its internal axial part consists of a central tube (12) through which the material to be gasified is fed from above to the furnace ( 4) is fed where the screw (11) rotating during carburetor operation transports the material from below, ie from the firing point upwards, where the pipe (12) is provided with an opening through which the fresh material to be gasified and the material that has already been traversed at the firing point (4) and is transported upwards by the screw (11). Gleichstromvergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrinnere gegen unten kegelförmig ist und den grösseren Durchmesser in Uebereinstimmung mit seinem Ausgangspunkt (26) an der Feuerung (4) aufweist.DC gasifier according to claim 1, characterized in that the tube interior is conical towards the bottom and the larger diameter in accordance with his Starting point (26) at the furnace (4). Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konizität des Rohres zwischen 30' und 4° liegt.Carburetor according to claim 1, characterized in that the taper of the tube is between 30 'and 4 °. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskammer (1) wenigstens in seiner konischen Partie (3) aus feuerfestem Material besteht.Carburetor according to claim 1, characterized in that the combustion chamber (1) consists at least in its conical part (3) of refractory material. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel der die Schnecke (11) bildende Schraube, am äusseren Rohrdurchmesser (12) von 120mm gemessen, zwischen 10 und 25 ° beträgt.Carburetor according to claim 1, characterized in that the pitch angle of the screw forming the worm (11), measured on the outer tube diameter (12) of 120mm, is between 10 and 25 °. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuerungszone (4) aus einer kreisförmigen Zentralzone (27) besteht, welche auf der Kreislinie Löcher zum Primärluftabzug aufweist und aus einer ringförmigen, die Zentralzone (27) umschliessende Partie besteht, welche höchstens ein mit sehr kleinen Löchern (10) versehenen Rost (9) aufweist.Carburetor according to claim 1, characterized in that the firing zone (4) consists of a circular central zone (27) which has holes on the circular line for the primary air extraction and of an annular part which surrounds the central zone (27) and which at most has one very Has small holes (10) provided grate (9). Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Verbrennungskammer (1) ein Einfüllsilo (16) angebracht ist, das oberhalb durch eine hermetische Schleuse (24) abgeschlossen ist, durch welche das frische Verbrennungsmaterial gespeist wird nachdem ein im Einfüllsilo (16) angebrachter Sensor (25) anzeigt, dass das Materialniveau unter einen bestimmten Minimalwert gesunken ist.Carburetor according to claim 1, characterized in that a filling silo (16) is mounted above the combustion chamber (1), which is closed above by a hermetic lock (24), through which the fresh combustion material is fed after an installed in the filling silo (16) Sensor (25) indicates that the material level has dropped below a certain minimum value.
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