Brevet FR2504145A1 — publié le 19821022

Dispositif générateur de gaz combustible compact et application aux machines automotrices, notamment aux tracteurs agricoles. L'invention a pour objet des dispositifs générateurs de gaz combustible, du type gazogene et des applications aux machines automotrices,notamment aux tracteurs agricoles, pour alimenter le moteur de ceux-ci en gaz combustibles. On connaît des gazogenes qui sont installés sur des camions et qui produisent un gaz combustible par distillation et combustion modérée de bois ou de charbon pour alimenter le moteur. Dans ce cas, le générateur de gaz et les divers dispositifs épurateurs de gaz tels que le filtre a charbon, les séparateurs de poussieres et le condenseur sont installés a des emplacements séparés sur le châssis du camion, de telle sorte que l'encombrement de celui-ci reste compatible avec le gabatir des véhicules routiers. Le générateur de gaz est placé en général sur le côté du camion, a l'arriere de la cabine. Etant donné le coût croissant des hydrocarbures, il devient intéressant d'équiper les machines agricoles automotrices, telles que les tracteurs, les moissonneuses, les faucheuses etc... d'un gazogene. L'équipement en gazogene des machines agricoles présente d'autant plus d'intérêt que celles-ci sont utilisées dans des exploitations agricoles qui disposent le plus souvent de bois ou de déchets végétaux combustibles permettant d'alimenter le gazogène avec un coût de combustible réduit. Cependant, à ce jour, il existe très peu de tracteurs ou de machines agricoles équipées d'un gazogène car l'installation d'un gazogène et des épurateurs de gaz sur un châssis de tracteur présente des difficultés. En effet, il n'est pas possible d'installer des appareils à l'arrière du tracteur où se trouve le dispositif d'attelage. Il serait difficile d'installer les appareils sur les côtés du tracteur car cette disposition augmenterait l'encombrement en largeur du tracteur qui aurait des difficultés pour circuler entre les rangés de cultures et sur la route. Une autre difficulté provient du fait que les machines agricoles doivent travailler fréquemment dans des positions inclinées. C'est le cas notamment des tracteurs de labour dont une roue circule dans le sillon. L'objectif de la présente invention est de procurer un dispositif générateur de gaz combustible du type gazogene qui forme, avec ses accessoires, une unité facile à installer sur un tracteur agricole sans accroître l'encombrement en largeur et sans gêner la visibilité sur route. Un dispositif générateur de gaz combustible selon- l'inven- tion est du type comportant un gazogène et divers accessoires tels qu'une trémie de stockage du combustible (bois, charbon ou déchets végétaux) des filtres, des séparateurs de poussière et un condenseur. Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen d'un gazogène qui forme avec ses accessoires, une unité compacte qui est disposée sur un support. Le gazogène équipant un dispositif selon l'invention comporte une chambre de combustion verticale dont la paroi est constituée par des spires jointives d'un serpentin de refroidissement, qui sont soudées entre elles de façon étanche et dans lesquelles circule de l'air de refroidissement qui est rejeté à l'atmosphère. La paroi de la chambre de combustion comporte une spire qui est munie de buses de distribution d'air de combustion et qui est intercalée entre deux spires du serpentin de refroidissement dans la partie supérieure de la chambre de combustion. Dans l'application aux machines automotrices, notamment aux tracteurs agricoles, le support qui porte l'ensemble du dispositif est placé à l'avant de la machine ou du tracteur et il est déplaçable en hauteur,de sorte qu'il peut être posé sur le sol pour le chargement de la trémie, être relevé légèrement pendant les déplacements sur route et être relevé à plus grande hauteur pendant les travaux dans les champs. - Selon un mode de réalisation préférentiel, le support portant le dispositif est relié à l'avant de la machine ou du tracteur par des paires de biellettes formant des parallélogrammes articulés et la machine ou le tracteur est équipé d'un vérin hydraulique qui commande les mouvements desdits parallélogrammes. L'invention a pour résultat des tracteurs ou autres machines agricoles automotrices équipées d'un gazogène. La disposition regroupée à l'avant du générateur de gaz combustible et de tous ses accessoires formant une seule unité permet de fabriquer ces unités en usine et de les adapter facilement sur des tracteurs ou des machines agricoles, ou des engins de travaux publics. On sait que les tracteurs comportent genéralement à l'avant un lest destiné à éviter le cabrage du tracteur. La disposition-du gazogène à l'avant du tracteur permet de supprimer ce lest, de telle sorte que le poids total du tracteur n'est pas modifié. La disposition dugazogène et de ses accessoires à l'avant du tracteur présente l'avantage de ne pas modifier l'encombrement en largeur du tracteur et de laisser entièrement libre la partie arrière du tracteur. La disposition de l'ensemble générateur de gaz combustible sur un support déplaçable en hauteur permet de faciliter le chargement de la trémie à combustible du gazogène en posant-le support sur le sol. Elle permet de ne pas gêner la visibilité pendant les déplacements sur route en relevant légèrement le support. Elle permet enfin, pendant les travaux dans les champs, notamment pendant les labours, de soulever l'ensemble générateur à une plus grande hauteur, de telle sorte qu'il ne risque pas de toucher le sol. La construction de la paroi de la chambre de combustion, qui est composée de spires jointives d'un serpentindans lequel circule de l'air de refroidissement qui est rejeté à l'atmosphère, permet de construire un gazogène relativement léger, sans aucun revête- ment réfractaire et d'incorporer dans la paroi une spire d'injection d'air de combustion dans gêner la descente du combustible dans la chambre de combustion. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, placé sur un tracteur agricole. La figure 1 est une vue en élévation d'un tracteur équipé d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus de a figure 1. La figure 3 est une vue de face de la figure 1. La figure 4 est une vue en élévation de la partie avant droite de la figura 1. La figure 5 est une coupe axiale partielle d'un gazogène selon 11 invention et la figure 6 est une vue de gauche du gazogène surmonté de la trémie. Les figures 1 à 3 représentent un tracteur agricole 1 dont on a représenté schématiquement la cabine 2, les roues arrière 3, les roues avant 4 et le moteur 5, qui est conçu pour être alimenté par des gaz combustibles délivrés par un dispositif générateur 6. Le dispositif générateur de gaz combustible 6 comporte une chambre de combustion verticale 7 surmontée d'une trémie 8 de stockage et de séchage du combustible qui peut etre du bois, du charbon ou des déchets végétaux combustibles. Le combustible s'écoule par gravité de la trémie 8 vers la chambre de combustion où il est gazéifié. Le dispositif générateur de gaz combustible comporte, de façon connue, divers accessoires destinés à épurer les gaz.Il comporte par exemple un lit de charbon de bois, enfermé dans un boîtier 9, qui reçoit les gaz chauds sortant du gazogène, un refroidisseur-séparateur à chicanes 10 pour éliminer les grosses poussières, un radiateur à ailettes 12 refroidi par l'air qui sert de condenseur et un filtre à liège 11 pour éliminer les poussières fines. Le refroidisseur 10 et le radiateur 12 sont placés à l'avant du gazogène 7 et le radiateur est placé sur le côté. Les gaz combustibles sortant du filtre Il sont des gaz propres qui sont amenes au moteur 5 par un conduit flexible. Le gazogène 7 et ses accessoires sont groupés pour former une unité compacte qui est disposée sur un support 13 qui est placé à l'avant du tracteur. La largeur du support 13 est égale ou inférieure à la largeur du tracteur. La hauteur totale du dispositif est nettement inférieure à la hauteur du dessus du capot du moteur 5 par rapport au sol. Le support 13 est déplaçable en hauteur. Il est relié à l'avant du tracteur par deux paires de biellettes parallèles 14a, 14b et isba, 15b qui forment deux parallélogrammes articulés, de telle sorte que lorsqu'on déforme le parallélogramme, le support 13 est déplacé en hauteur en restant toujours parallèle à lui-meme et, dans la mesure où le tracteur se trouve sur un sol horizontal, la chambre de combustion du gazogène reste verticale. Les extrémités arrière de chaque biellette sont articulees en 14al; 14bl, 15a1 et 15b1 sur une plaque support 16g ou 16d, lesquelles plaques sont fixées de part et d'autre de l'extrémité avant du chassis du tracteur. Les extrémités avant de chaque biellette sont articulées en 14a2, 14b2, 15a2 et 15b2 sur le support 13. L'une des biellettes, par exemple la biellette 15b, est solidaire d'un bras de levier coudé 17 qui est articulé à l'ex trémité de la tige 18 d'un vérin hydraulique 19 porté par le tracteur. Le vérin hydraulique 19 est alimenté en huile sous pression par le groupe hydraulique du tracteur et il est commandé à partir de la cabine 2. L'extrémité arrière du vérin 19 est appuyée contre une butée 20 fixée au tracteur. Les deux biellettes 14b et 15b sont montées sur un même arbre 21, de sorte que le mouvement d'un parallélogramme articulé est transmis à l'autre. La figure 4 représente le dispositif générateur en position de conduite sur route. Dans cette position, la partie inférieure du support 13 est située à une hauteur au-dessus du sol de l'ordre de 250 à 300 mm et la partie supérieure du générateur ne dépasse pas le dessus du capot du moteur 5, de telle sorte que le générateur ne gêne pas la visibilité vers l'avant. A partir de cette hauteur, on peut déplacer le groupe générateur vers le bas et poser le support 13 sur le sol de telle sorte que le dessus de la trémie 8 se trouve placé à une hauteur qui facilite le chargement du combustible dans la trémie. On peut également relever le groupe générateur de telle sorte que la partie inférieure du support 13 se trouve à une hauteur au-dessus du sol de l'ordre de 650 mm comme le représente ia figure 1. On place le générateur dans cette position hautefpendant les travaux de labour par exemple, pour éviter que l'inclinaison latérale du tracteur dont une roue progresse dans le sillon ne risque d'amener le dessous du support 13 à toucher le sol. La figure 5 est une coupe partielle passant par l'axe x xl du gazogène et la figure 6 une vue de droite de la figure 5. On voit sur ces figures la chambre de combustion verticale 7 surmontée de la trémie 8 dans laquelle on charge le combustible, à travers des orifices 8a, 8c. La chambre de combustion comporte à la partie inférieure une ouverture périphérique 22 à travers laquelle s'écoulent les gaz combustibles. Les gaz chauds passent à travers un lit de charbon de bois 9a qui est placé à l'intérieur d'un boîtier 9 et qui est porté à une température de l'ordre de 300 à 5000. Les goudrons provenant de la distillation du combustible sont totalement craqués dans la zone de combustion très chaude. De plus, l'épuration des gaz produits est complétée par la traversée du lit de charbon de bois 9, dont la surface absorbante est importante. I1 est préférable que la paroi verticale de la chambre de combustion ne comporte pas de revetement réfractaire car celui-ci serait attaqué par certains composants de la cendre contenue dans les combustibles végétaux (en particulier potasse, chaux, sodium). De plus, un revêtement réfractaire alourdirait le gazogène. La paroi de la chambre de combustion 7 est constituée par des spires jointives d'un serpentin de refroidissement 23 dans lequel circule de l'air de refroidissement qui est rejeté à l'atmosphère. Les spires du serpentin 23 sont soudées entre elles pour former une paroi étanche. On connaît des gazogènes comportant autour de la chambre de combustion une double enveloppe dans laquelle circule une partie de l'air de combustion qui est ainsi préchauffé. Cette solution peut convenir dans certains cas pour des gazogènes industriels fixes qui fonctionnent constamment à un mEme régime et dans lesquels la tempeture dans la chambre de combustion peut être réglée avec précision. Mais une telle solution ne convient pas pour des gazogènes montés sur un véhicule car le préchauffage de l'air de combustion risquerait de conduire à une température trop élevée dans la chambre de combustion et provoquerait, pour certains combustibles végétaux, une fusion des cendres, la formation de machefers et de dépôts de plus en plus importants, pouvant aboutir à un bouchage progressif du gazogène. C'est pourquoi on utilise un refroidissement de la paroi par une circulation d'air qui est rejeté à l'atmosphère. Cette précaution évite tout dépôt dur sur la paroi de la chambre de combustion. La figure 5 représente un mode de réalisation preférentiel dans lequel le serpentin de refroidissement est composé de cinq spires qui sont montées en parallèle entre un collecteur vertical d'arrive d'air froid 24 et un collecteur vertical de rejet d'air chaud disposé parallèlement au collecteur 24. Cette disposition parallèle permet de faire circuler un plus grand débit d'air et d'obtenir un bon refroidissement de la paroi, ceci avec une perte de charge du circuit d'air de refroidissement faible. La paroi de la chambre de combustion comporte, en outre, une spire 24 qui est connectée sur une arrivée 26 d'air de combustion et qui est munie de buses 27 de distribution d'air de combustion réparties sur sa périphérie. La spire 25 est intercalée entre deux spires de serpentin de refroidissement si tuées dans la partie supérieure de la chambre, de telle sorte que l'air de combustion traverse le lit de combustible de haut en bas et le gazogène est du type à tirage inversé. La spire 25 est formée d'un tube ayant, de préférence, le même diamètre que le serpentin de refroidissement 23, de telle sorte qu'elle s'intercale parfaitement entre deux spires de serpentin 23 et qu'on peut la souder de façon étanche à ces deux spires pour obtenir une paroi étanche. Le boîtier 9 contenant le lit de charbon de bois 9a comporte, à la partie inférieure, une grille 28 et à la partie su périeure, un orifice de sortie des gaz, qui est relié par un conduit 30 à l'entrée du séparateur à chicanes 10. Le boîtier 9 comporte, en outre, un orifice supérieur fermé par une porte 31 pour le chargement du charbon de bois. Le boîtier 9 et la chambre de combustion 7 sont placés à l'intérieur d'un carter étanche 29 qui comporte un orifice inférieur fermé par une porte 32 pour l'évacuation des cendres. Les gaz combustibles sortant à travers l'ouverture 22 de la chambre de combustion cheminent à l'intérieur du carter étanche 29 dont ils ne peuvent sortir qu'à travers la grille 28 et le lit de charbon 9a. L'orifice de décendrage 32 est disposé sous la grille 28, de sorte qu'il permet d'évacuer les déchets tombant à travers la grille 28. L'extrémité inférieure de la chambre de combustion 7 est disposée au-dessus d'une grille 33 placée à l'intérieur du carter 29. La grille 33 est montée pivotante sur un pivot central 34 et le carter 29 comporte des moyens,par exemple un bras pivotant 35 qui est représenté sur la figure 6 et qui peut être manoeuvré de l1extérieur par une manivelle pour provoquer l'écoulement des cendres ou bien par un dispositif automatique actionné par exemple par un motoréducteur électrique. Bien que l'on ait décrit plus particulièrement l'application des dispositifs selon l'invention sur des machines agricoles, il est précisé que ces dispositifs générateurs de gaz combustible peuvent être montés sur n importe quel vehicule automoteur, par exemple sur des engins de travaux publics, ou sur des camions, ou même être associés à des moteurs fixes. La figure 5 représente un gazogène qui est équipé d'un tube coaxial 36 d'injection d'air de combustion. Cette solution est utilisée avantageusement pour les gazogènes de puissance relativement forte qui ont donc un diamètre relativement fort afin d'alimenter le lit de combustion à la fois à la périphérie par les buses 27 et dans l'axe par des buses 37 situées à l'extrémité inférieure du tube 36 afin que la température du lit soit homogène dans la zone de combustion, ce qui permet d'obtenir un bon craquage des goudrons et un gaz sans goudrons. Le tube 36 traverse la trémie de chargement 8 et débouche au-dessus du gazogène où il est connecté sur une alimentation 36a en air de combustion. Il est fixé sur le dessus de la trémie par un dispositif tel qu'un collier ou une vis pointeau qui permet de régler la hauteur h et donc la hauteur relative des buses 37 dans la chambre de combustion. Selon un mode de réalisation préférentiel, le tube axial 36 est entouré de deux tubes coaxiaux 38 et 39 qui délimitent deux conduits annulaires 40 et 41 qui communiquent entre eux par leur extrémité inférieure. L'extrémité supérieur du conduit annulaire externe est connectée sur une arrivée~d'air frais 42. L'air frais descend le long du conduit annulaire externe 41 et remonte par le conduit annulaire interne 42 pour etre rejeté à l'atmosphère par le tube 43. Le mese ventilateur alimente en parallèle en air frais les deux conduits 24 et 42. La figure 5 représente un mode de réalisation comportant deux buses radiales 37 perpendiculaires à l'axe x xl. Il est précisé que le nombre de buses 37 peut être différent, qu'elles peuvent etre situées à des niveaux differents et qu'elles peuvent etre inclinées par rapport à l'axe x xl. REVENDICATIONS 1. Dispositif générateur de gaz combustible (6) comportant un gazogène (7) et des accessoires tels qu une trémie d'alimentation (8), un filtre (9), un dépoussiéreur (10), un refroidisseur (11) et un radiateur (12), caractérisé en ce que le gazogène et ses accessoires forment une unité qui est regroupée sur un support. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que ledit gazogène comporte une chambre de combustion verticale (7) dont la paroi est constituée par des spires jointives (23) d'un serpentin de refroidissement, qui sont soudées entre elles de façon étanche et dans lesquelles circule de l'air de refroidissement qui est rejeté à l'atmosphère. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi de la chambre de combustion comporte une spire (25) qui est munie de buses (27) de distribution d'air de combustion et qui est intercalée entre deux spires du serpentin de refroidissement (23) dans la partie supérieure de la chambre de combustion. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit serpentin de refroidissement (23) est composé de paires de spires qui sont montées en parallele entre un collecteur vertical d'arrivée d'air frais et un collecteur vertical de rejet d'air chaud à l'atmosphère (24). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre de combustion (7) du gazogène et le boîtier (9) contenant le lit de charbon de bois (9a) sont disposés à l'intérieur d'un carter étanche (29) dans lequel débouchent l'ouverture (22) de l'extrémité inférieure de la chambre de combustion et la grille (28) supportant le lit de charbon de bois (9). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit refroidisseur (10) et ledit radiateur (12) sont disposés à l'avant du gazogène (7) et le radiateur (12) est placé sur un côté de celui-ci. 7. Application d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 sur une machine automotrice, notamment sur un tracteur agricole, caractérisé en ce que ledit support (13) est placé à l'avant de ladite machine ou du tracteur (1) et est déplaçable en hauteur, de telle sorte qu'il peut être posé sur le sol pour le chargement de la trémie (8), être relevé légèrement pendant les déplacements sur route et être relevé à une plus grande hauteur pendant les travaux dans les champs. 8. Application selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit support (13) est relié à l'avant de la machine ou du tracteur (1) pardeuxpaires de biellettes (14a, 14b, 15a, 15b) formant des parallélogrammes articulés et la machine ou le tracteur est équipé d'un verin hydraulique (19) qui commande les mouvements desdits parallélogrammes. 9. Application selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit châssis est relié à l'avant de la machine ou du tracteur, par deux paires de biellettes parallèles (14a, 14b, 15a, 15b) qui sont articulées sur ledit support (13) et sur deux plaques (16d, 16g) fixées de part et d'autre de l'extrémité avant du châssis de la machine ou du tracteur (1). 10. Application selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que la hauteur totale du dispositif générateur placé sur ledit support (13) est inférieure à la hauteur par rapport au sol du capot du moteur, de telle sorte que pendant les deplacements sur route, on peut placer ledit support au-dessus du sol sans gêner la visibilité. Il. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que ledit gazogène comporte un tube axial (36) d'injection d'air de combustion qui débouche à la partie supérieure du gazogène et dont l'extrémité inferieure est située dans le haut de la chambre de combustion (7) à une hauteur (h) réglable et porte des buses (37) d'injection d'air. 12. Dispositif selon la revendication il, caractérisé en ce que ledit tube axial (36) est entouré de deux tubes coaxiaux (38, 39) qui delimitent avec lui deux conduits annulaires (40, 41) qui communiquent entre eux par leur extrémité inférieure et l'extrémité supérieure du conduit externe (41) est connectée sur une arrivée (42) d'air frais, lequel air descend par le conduit annulaire externe (41) remonte par le conduit annulaire interne (40) et est rejeté à l'atmosphère.