Brevet FR2536411A1 — publié le 19840525

la présente invention concerne les foyers des gazogènes à bois t permet d'améliorer la qualité et le rendement du gaz, même en employant du bois avec un fort pourcentage d'humidité et de goudrons, tels par exemple les bois de pin. Dans les gazogènes à bois, un des inconvénients majeurs réside dans les goudrons qui encrassent plus ou moins rapidement les moteurs et leurs organes, et accessoirement les gaz trop humides qui s'opposent ( en faisant baisser la température du foyer ) à la complète réaction du gaz carbonique CO 2 ( non combustible ), en oxyde de carbone CO ( combustible ), ainsi que le non transformation de la vapeur d'eau en hydrogène et oxygène, ce qui produit en définitive un gaz d'une qu lité très inférieure à ce qu'elle pourrait être, dangereux pour la longévité des moteurs ( ou des briseurs domestiques et industriels ), d'un faible pouvoir calorifique, et donc avec un mauvais rendement. Pour tacher de supprimer ces inconvénients, certains cons- tructeurs de gazogènes essayent de capter les goudrons, soit sur les parrois du générateur, soit plus avant dans le circuit des gaz, ce qui en réalité est quasi inéfficace, et quant à l'humidité, ils tâchent de la condenser 'avant son arrive au moiteur ( ou au brûleur ). Les dispositifs décrits ci-dessous sont remarquables en ce que, non seulement les goudrosss ne peuvent arriver jusque dans le circuit, mais qu'ils ne peuvent mEme pas sortir du foyer lui-mme, où ils sont complètement réduits par un cracking " intégral, ce qui en outre contribue à enrichir les gaz par les volatils que ce même craching libère. Pour ce qui est de l'humidité, il est préférable qu'elle soit réduite le plus possible dans le foyer lui-même, où seulement à cet endroit, et avec l'aide de la forte température, est possible la dissociation chimique de cette vapeur d'eau en ses éléments constituants, l'oxygène et l'hydrogène. L'invention consiste à maintenir en toutes circonstances la température du foyer à l'intérieur des limites requises, lesquelles sont dépendantes des tuyères de combustion, de l'étranglement du foyer ( diabolo ), de la couche de charbon de bois incandescent traversé, endroit où seulement est possible la réductionschimique du gaz carbonique CO 2 en oxyde de carbo ne CO combustible. La tespdrature du foyer peut subir de très fortes varia tions pour un m8me gazogène, suivant le combustible utilisé, suivant la cylindrée du moteur, suivant sa vitesse de rotation et suivant son mode d'utilisation: suivant le combustible utilisé, car un bois sec et léger brlera différament dgun bois humide ou dense Z suivant la cylindrée, car un moteur à forte cylindrée absorbera ( à vitesse de rotation égale ) davantage de gaz qu'un moteur de faible cylindrée - suivant la vitesse de rotation à cause des variations de déplacement des pistons dans les cylindres suivant le mode d'utilisation résultant des différentes succions qu'on demande au foyer. Ce qui précède pour démontrer qu'il serait avantageux de pouvoir régler le foyer afin de pouvoir l'adapter au mieux aux différents cas énumérés plus haut, ceci d'une part afin de pouvoir supprimer ces inconvénients et d'améliorer le rendement pour chaque cas particulier, et d'autre-part afin de standardiser la fabrication, afin qu'un mdme foyer puisse s'adapter à de très nombreux cas d'utilisation.. La présente invention consiste, entre autres, à construire un générateur de gazogène au bois à foyer réglable, sans démontage, par simple substitution des tuyères et du diabolo, du fait que ceux-ci étant instantanément amovibles, ils peuvent être remplaçés par d'autres qui conviendraient plus exactement aux nécessités d'exploitation pour obtenir le maximum de rendement. Si par exemple tel moteur de camion routier fonctionne à pleine charge avec des tuyères de Amm et un diabolo de 120 et si ce camion vient à être utilisé ensuite pour faire de la livraison en ville, il serait profitable, pour éviter le goudronage notament, de changer le générateur pour un autre avec un foyer réduit et mieux adapté à ce nouveau-genre d'utilisa- blOfl, ou bien, et c'est l'avantage de la présente invention, il suffira seulement de changer la rampe amovible des tuyères et de changer le diabolo également amovible, pour de nouvelles pièces avec des diamètres inférieurs. L'invention permettant aussi de monter dans un foyer un réglage intermédiaire qui permettrait d'8tre adapté aux diverses utilisations, sans avoir besoin de recourrir necessairement aux changemets de ces éléments à chaque fois. En outre, ce système est avantageux par l'économie qu'il re présente dans le cas de l'usure des pièces du foyer, car ce sont justement les tuyères et le diabolo qui se fatiguent à la longue et comme dans ce procédé, ces pièces sont immédiatement amovibles et remplaçables par l'utilisateur lui-mme, sans aucun démontage de boulons, ni aucune soudure, et qu'en outre ces pièces sont d'un coat minime, l'invention est intéressante, ne serait-ce que pour cette raison. Pour décrire en détail cette invention, il faut remarquer que la rampe fixe d'alimentation 1 ( Fig. 1 - 2 et 5 ) qu'elle soit circulaire, carrée, rectangulaire ou ovale, est perçues de trous du diamètre maximum permis par la capacité maxima du fo-yer, par exemple disons des trous de 14 mm. Pour pouvoir réduire cette capacité maxima du foyer, par exemple, ayant calculé qu'on a besoin seulement de tuyères de 0 8 mm, on recouvre toute la rampe fixe d'alimentation 1 avec une rampe mobile 3 ( Fig. 1 - 3 - 5 ) qui s'emboite librement sur la première ( rampe carrée si la rampe fixe est carrée ) et sur laquelle rampe mobile, en face des trous de la rampe fixe, ont été perçus les trous 4 ( Fig. 1 - 3 - 5 ) au diamètre des 8 mm désirés. Si on veut supprimer quelques-tuyères, on ne perce sur la cornière 3 aucun trou en face des trous de la rampe fixe d'ali mentation 1 et l'arrivée d'air an foyer à cet endroit se trouve ainsi supprimée. Si on désire utiliser le mbme gazogène sur un moteur ( ou une chaudière ) d'une puissance 'inférieure, on peut réduire facilement le diamètre des tuyères en mettant à la place de cette rampe, une nouvelle rampe avec des trous de tuyères de diamètre moindre, mais il arrivera à un moment que la surface du foyer en combustion pourra 8tre trop importante par rapport à l'air envoyé, et il faudra alors, pour avoir une combustion parfaite, réduire la surface de ce foyer. Le système de l'invention permet de résoudre cette difficulté, car il suffit de souder sur la rampe amovible 3 ( Fig. 4 ) des tubes 6 de qualité adéquate et preçés au diamètre requis, et placés en face des trous de la rampe fixe d'alimentation. En supposant que la rampe de base soit carrée et que les tuyères horizontales 4 percées sur la rampe mobile 3 ( Fig. 53 soient à 20 cm face à face, on a un foyer de 20 x 20 = 400 cm2 de surface. Supposant qu'on ait installé une rampe mobile avec des tuyères de 5 cm de long chacune 5 ( Fig. 4 ) on réduit le coté de ce foyer à 10 cm et on obtient un nouveau foyer de 10 x 10 = 100 cm2 de surface, c'est-à dire avec une rdduction de surface de 4 fois moins. Inversement, en supposant qu'on ait perçé sur les 4 co tés de la rampe fixe de base 1 ( Fig. 2 ) des trous d'alimen tation d'air verticaux 5, percés vers l'extérieur du foyer à 5 cm des trous horizontaux 2, et en perçant des trous au diamè tre désiré 7 ( Fig. 3 - 5 ) sur la rampe mobile~3, on obtient un écartement total de 50 cm d'une tuyère à l'autre, soit 30 x 30 = 900 cm2 de surface de foyer, ce qui donne dans le cas étudié ici, une plage de variation de surface du foyer de 100 à 900 cm2. Ceci étant avantageux et pour le réglage de la températu re du foyer,( " cracking " des goudrons ) et pour la qualité du gaz ( volatils libérés ) et pour l'économie sur la conso mation de combustible et pour la standardisation du foyer de base pour la fabrication industrielle. Pour ce qui- est du rétrécissement du -foyer au dessous des tuyères, qu'on appelle communément le " diabolo n à cause de sa forme en deux troncs de cône opposés par le sommet et qui est employé dans bon nombre de gazogènes à bois, on appellera ici cette pièce n l'anneau de réglage de température et de cracking n 8 ( Fig. 1 ), car dans la présente invention, il n' a pas de diabolo, mais un anneau qui est amovible, ce qui permet de l'emboîter librement sur un support intérieur situé à hauteur convenable.à l'intérieur de la jupe verticale de descente 9. Le diamètre de l'étranglement de cet anneau de réglage est trbs important, et c'est pourquoi dans la présente invention, il est également amovible ( par la porte supérieure de chargement du combustible ), donc interchangeable, et permettant ain Si de régler la température du foyer à wolontd. Dans la construction de ce foyer est utilisée de la t81e réfractaire épaisse et de la fonte spéciale afin de maintenir la masse de métal au rouge, gracie aussi aux parfois intérieures du foyer qui sont en matière réfractaire, et toute cette masse constitue un volant de température durable, m9me quand~le tirage devient moins important ( marche au ralenti ) ce qui permet quand-mEme la pourauite-d cracking des goudrons pendant un bon moment. Pour ce qui est du bas du foyer, la réduction du CO 2 en CO se faisant uniquement en traversant le charbon de bois, il est donc nécessaire de bien veiller à ce que le gaz traverse une épaisseur suffisante de ce charbon. L'étranglement de l'anneau de réglage 8 ( Fig. 1 ) étant proportionnel au gaz demandé par le moteur, et pour avoir un gaz totalement réduit, il est nécessaire que la hauteur du charbon de bois soit égale à 2 fois le diamètre du dit anneau. C'est pourquoi la jupe inférieure 9 ( Fig. 1 ) doit avoir une longueur suffisante pour ce faire. La jupe 9 étant en fin de journée remplie de cendres, ces dernières peuvent tomber facilement en ouvrant la porte houri zontale 10 du fond du générateur, après avoir retiré la plaque de tale 14 par la porte verticale de décentrage 15. Une fois ces deux portes refermdes et mdme en rétablissant le niveau de charbon de bois par les portes supérieures verti- cales 11 et 12, il se trouve que la jupe de descente 9 est complètement vide de charbon de bois. Ceci est une cause de goudronnage, notament pendant les minutes que dure l'allumage du foyer, car les braises qui tomberont par l'anneau d'étranglement 8 feront que la mise en incandescence du charbon de bois au fond du foyer sera beaucoup plus lente que si ces braises trouvaient du charbon de bois dans la Jupe, ou la vitesse de l'air est beaucoup plus importante que plus avant dans le foyer, qui est beaucoup plus large, et où la circulation de l'air est donc beaucoup moins rapide Afin de pouvoir remplir en partie l'intérieur de cette jupe 9, il est installé un manchon amovible 13, ouvert aux deux extrémités ( cylindrique si la jupe est cylindrique ) qui une fois rempli de charbon de bois hors du foyer, peut, sur une- tôle amovible 14 faisant office de fond obturateur ) être poussé sous la Jupe ( par la porte verticale de vidange 15 ), puis soulevé et emboité de quelques centimètres, soulèvement qui permettra le passage du gaz entre le bas de l'anneau et le fond du foyer. La tssle amovible 14 restant dans le foyer et constituant une cloison pare-feu à la porte horizontale 10. Ce foyer arrivant ainsi à Xtre réglé pour pouvoir donner une très forte température, nen seulement gracie aux différents réglages et à la masse de métal, mais aussi grtce à un revbte- ment réfractaire 18, il n'est plus nécessaire d'avoir une double parroi de remontée des gaz à travers la réserve de bois pour effectuer la carbonisation du combustible descendant, comme dans la plupart des gazogènes à bois, mais seulement un ou plusieurs tabes de remontée 17, lesquels sont alors large ment suffisants pour assurer la carbonisation, tout en apportant une grande simplification de construction du générateur. Ce foyer ne cazportant pas de rétrécissement des parrois lesquelles tombent verticalement depuis le haut de la trémie, il permet une descente de bois sans formation de voûte, de même pour les coXequx, rafles de mais, sarments de vigne etc. ainsi que pour les planches ou relè-. es de scierie de toute leur longueur t 2 mt par exemple si la trémie du générateur est assez haute ), et ces relèves ne demandant qu'à descendre par leur propre poids, arrivent jusque sur les tuyères sans possibilité de formation de volte st avec une combustion sans problème, grâce aux tuyères verticales 7 lesquelles permettent au combustible de se trouver immédiatement en contact avec l'air entrant par ces tuyères, et mdme sans formation de mînivoute, condition optima pour l'obtention d'un bsn gaz. Cette possibi- lité d'emploi étant particulièrement intéressante pour les gazogènes stationnaires, qui demandent une surveillance fré- quente, justement pour réduire la formation des voûtes. Il est bien entendu que chacune des améliorations ci-de s- sus indiquées peut 8tre utilisée séparément et fait partie de la présente invention, puisque chacune d'elles apporte une amélioration soit à la qualité du gaz, soit à l'utilisation, soit à la fabrication de l'appareil. Et il est bien entendu aussi que l'invention n'est pas limitée au mode de rédaction décrit et qu'elle constitue seulement un exemple auquel de nombreuses variantes peuvent 8tre apportées REVENDICATIONS 1. Foyer pour gazogène au bois caracterisé par le fait qu'il comporte une rampe fixe d'alimentation ( 1 ) et une rampe mobile de tuyères ( 3), un anneau de réglage de température et de cracking ( 8 ) et un manchon inférieur ( 13 ) de la jupe descente des gas t 9 )s emboitables et instantanément démontables et interchangeables avec un tube vertical de remontée des gaz ( 17 ) à travers la trémie du générateur. 2. Rampe fixe d'alimentation ( 1 Y selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est perçée de trous horizontaux ( 2 ) et verticaux ( 5 ) au diamètre maximum de la capacité du foyer. 3. Tuyères horizontales (4 ) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' elles sont groupées sur une rampe mobile ( 3 ) immédiatement amovible par le-haut et donc interchangeable. 4.. Tuyères horizontales ( 4 ) selon la revendication 3, caractérisées en ce qu'elles peuvent 4tre perçées à un diamè- tre inférieur à celui des trous ( 2 ) de la rampe fixe d'alimentation ( 1 ). 5. Tuyères horizontales ( 4 ) selon la revendication 3, caractérisées en ce qu'elles permettent de réduire la surface du foyer en les allongeant par des tubes ( 5 ) vers le centre de ce foyer. 6. Tuyères verticales ( 7 ) selon la revendication 2, caractérisées en ce qu'elles permettent d'augmenter la surface du foyer en les éloignant de son centre. 7. Tuyères horizontales ( 2 ) et verticales ( 7 Y selon la revendication 2, caractérisées en ce qu'elles peuvent être bouchées partiellement ou totalement. 8. Anneau de température et de cracking ( 8 ) selon la revendication I,.caractéris8 parce. qu'il est immédiatement amovible par le haut et interchangeable. 9. Tuyères verticales ( 7 ) selon la revendication 2 caractérisées en ce qu'elles permettent l'utilisation de planches ou de relèves de sciage ou lattes de toute la hauteur de la trémie, sans avoir été auwpréalable déchiquetées et sans danger de formation de voûte dans le foyer. 10. Jupe de descente des gas ( 9 ) selon la revendication 1, caractérisée par ce quelle a une longueur minima de 2 fois le diamètre intérieur de l'anneau de réglage de température et de cracking( 8 ). 11. Manchon inférieur ( 13 ) de la jupe de descente des gaz, amovible selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il peut Qtre rempli de charbon de bois et accélère la mise en incandescence du foyer lors de son allumage 12. Tube vertical de sortie des gaz ( 17 ) à travers la trémie de combustible ( 18 ); selon la revendication 1, carat térîsé en ce qu'il est situé près des parois internes du géné rateur et non en son milieu.