Brevet FR2719652A1 — publié le 19951110

l,a présente invention concerne les foyers de gazogène, c'est-à-dire les dispositifs qui permettent de produire du gaz de combustion à partir d'un combustible, par exemple du charbon de bois, des déchets de bois ou de tout corps organique d'origine agricole. Très schématiquement, les gazogènes comportent une enceinte relativement étanche dans laquelle il est possible de réaliser, au niveau d'un fof er, la combustion d'un carburant, la fonction d'un gazogène étant, comme mentionné ci-dessus, de produire un gaz combustible à partir de carburants généralement considérés comme des sous-produits non utilisables de façon rentable. tuant au comburant, il est généralement constitué par de l'air qui est amené au niveau du foyer au moyen, par exemple, de tuyères qui aspirent celui qui environne le gazogène lui-même. On voit ainsi apparaître l'un des grands avantages d'un tel dispositif, surtout pendant les périodes de restriction d'énergie ou dans des régions qui n'ont pas, ou peu, de sources d'énergie propres, celui de produire un gaz combustible à partir de produits qui n'étaient généralement pas utilisés, ou du moins très mal, parmi lesquels les déchets de bois ou les déchets d'origine agricole, par exemple de maïs. Bien entendu, il faut aussi citer le charbon de bois qui présente l'avantage de produire un gaz combustible dont l'utilisation produit peu de déchets ou résidus, goudrons, etc. Les gazogènes qui sont actuellement réalisés donnent de très bons résultats et peuvent fonctionner en tout lieu et avec tous types de matériaux combustibles, mais leur durée de vie est trop dépendante de celle du foyer, c'est-à-dire de l'élément dans lequel est réalisée la combustion. Cet endroit est en effet porté à relativement haute température et les matériaux qui le constituent se détériorent assez rapidement sous l'action de différents phénomènes, principalement l'oxydation, et ce d'autant plus vite qu'ils sont soumis à des gradients de température de grande amplitude. I > our pallier cet inconvénient, on a tapissé les éléments susceptibles d'être en contact direct avec les produits en combustion avec des matériaux réfractaires. Cependant, cette amélioration n'est pas suffisante pour conférer à ces gazogènes une durée de vie qui permettrait d'en faire des produits industriels ne nécessitant pas des intervelltiolls d'entretien rapprochées. l,a présente invention a ainsi pour but de réaliser un perfectionnement aux pers de gazogènes, qui tende à leur conférer une durée de vie beaucoup plus longue que celle des foers de gazogènes de l'art antérieur. I'lus précisément, la présente invention a pour objet un forer pour gazogène comportant: une chambre de combustion d'un carburant solide avec u n comburant gazeux, ladite chambre de combustion étant délimitée par une paroi latérale, et des moyens d'amenée du comburant gazeux débouchant dans ladite chambre de combustion par des orifices réalisés dans ladite paroi latérale, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens de refroidissement d'au moins une portion de la paroi latérale de ladite chambre de combustion. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les moyens de refroidissement comportent essentiellement une enveloppe circulaire entourant ladite portion de paroi latérale de la chambre de combustion, une partie de la paroi de ladite enveloppe circulaire étant constituée par ladite portion de paroi latérale et ladite enveloppe comportant une entrée et une sortie d'un fluide réfrigérant, lesdites entrée et sortie étant respectivement situées en un point bas et en un point haut de ladite enveloppe dans deux plans sensiblement diamétralement opposés. Selon une autre caractéristique de la présente invention lesdits moyens de refroidissement comportent un circuit fluidique reliant la sortie et l'entrée de ladite enveloppe, ce circuit comportant notamment un radiateur, une vanne trois voies commandable à partir d'une entrée de commande, ladite vanne trois voies comportant une entrée et deux première et seconde sorties, I'entrée étant reliée à la sortie de ladite enveloppe, la première sortie étant reliée à l'entrée dudit radiateur et la seconde sortie étant reliée à l'entrée de ladite enveloppe, des moyens pour mesurer la température dudit fluide réfrigérant à la sortie de ladite enveloppe, desdits moyens étant aptes à élaborer un signal de commande représentatif de ladite température, ledit signal étant appliqué à ladite entrée de commande de ladite vanne. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif dans lesquels: la figure unique représente une vue schématique d'un mode de réalisation d'un foer de gazogène selon la présente invention. La figure unique représente un forer pour gazogène selon l'invention, comportant une chambre de combustion 1 d'un carburant solide avec un comburant gazeux, par exemple de l'air, la chambre de combustion étant essentiellement délimitée par une paroi latérale 2, et des moyens d'amenée 3 du comburant gazeux qui débouchent dans la chambre de combustion I par des orihces 4 réalisés dans sa paroi latérale. Selon l'une des caractéristiques avantageuses de la présente invention, le foyer comporte en outre des moens de refroidissement d'au moins une portion 5 de la paroi latérale 2 de la chambre de combustion 1. Ces moyens de refroidissement comportent avantageusement une enveloppe circulaire 6 entourant la portion 5 de paroi latérale 2, une partie de la paroi de l'enveloppe circulaire étant constituée par cette portion 5 de paroi latérale et l'enveloppe circulaire 6 comportait une entrée 1() et une sortie 11 d'un fluide réfrigérant, par exemple de l'eau. Selon une réalisation avantageuse, les entrée 10 et sortie 11 sont respectivement situées en un point bas et en un point haut de l'enveloppe 6, et dans deux plans sensiblement diamétralement opposés, c'est-à-dire en deux points les plus éloignés possible pour que le fluide réfrigérant parcoure l'intérieur de l'enveloppe en se divisant en deux flux suivant des chemins de longueur sensiblement égale la plus importante possible. De plus, les moyens de refroidissement comportent avantageusement un circuit fluidique 12 reliant la sortie 11 à l'entrée 1() de l'enveloppe 6. Ce circuit fluidique 12 comporte, dans une première branche 13 connectée entre la sortie 11 et l'entrée 1() et montés en série, un circulateur 14 et un radiateur 15. Il comporte en outre une deuxième branche 16 montée en parallèle sur le radiateur 15, et une vanne trois voies 17 commandable à partir d'une entrée de commande 18. Cette vanne trois voies comporte une entrée 19 et deux première 2() et seconde 21 sorties, I'entrée 19 étant reliée à la sortie 11 de l'enveloppe 6, éventuellement via le circulateur 14 quand le circuit 12 comporte cet élément, la première sortie 20 étant reliée à l'entrée 22 du radiateur 15, et la seconde sortie 21 étant reliée à l'entrée 10 de l'enveloppe 6 via la deuxième branche 16. Les moyens de refroidissement comportent enfin des moyens 25, par exemple une sonde thermoélectrique, pour mesurer la température du fluide réfrigérant à la sortie 11 de l'enveloppe 6, ces movens 25 étant aptes à élaborer en sortie 26 un signal de commande représentatif de la température mesurée, le signal étant appliqué à l'entrée de commande 18 de la vanne 17 par l'intermédiaire, par exemple, d'un comparateur A() dont l'entrée 41 est c onlle( tée à la sortie 26 des moyens de sonde de température et dont la sortie 43 est connectée à l'entrée de commande 18 de la vanne 17, le comparateur eomportallt en outre une entrée de comparaison 42 qui reçoit un signal de référence correspondant à une température de référence donnée. Une telle vanne trois voies, par exemple du txpe électromagnétique ou analogue, est bien conflue en elle-même et ne sera pas plus amplement décrite ici. Dans un mode de réalisation asantageux, la face intérieure 30 de la paroi latérale 2 de la chambre de combustion 1 est sensiblement tronconique et une chemise 3 1 en matériau réfractaire épouse au moins une partie de cette face intérieure tronconique 30 de la paroi latérale 2. Comme illustré sur la figure unique, la chemise 3 1 en matériau réfractaire est constituée de deux éléments dissociables 32, 33, un élément extérieur 32 épousant la face intérieure tronconique 30 et comportant une première percée traversante 34 de forme tronconique de petite base 35 située en point bas, et un élément intérieur 33 formant diaphragme ayant une forme extérieure 36 complémentaire de la première percée traversante 34 et comportant une seconde percée traversante 37 débouchant sensiblement au niveau de la petite base 35 de la première percée traversante 34. l.e foyer décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante: quand la chambre de combustion 1 est en activité, il est produit une quantité de chaleur qui se transmet à la paroi latérale 2 de cette chambre, même à travers la chemise en matériau réfractaire 31. Cette paroi latérale peut donc s'échauffer et, dans ces conditions, se détériorer très rapidement. Pour éviter un échauffement trop important de cette paroi et éviter aussi qu'elle ne soit soumise à des gradients de température tout aussi nuisibles, le fluide réfrigérant est mis en circulation dans le circuit 12 pour qu'il vienne lécher la face extérieure de la paroi latérale 2 et refroidir cette paroi latérale en absorbant à son contact une partie de ses calories. Si la température du fluide réfrigérant en sortie 11 de l'enveloppe 6 est inférieure à la température de référence dont un signal représentatif est appliqué à l'entrée de comparaison 42 du comparateur 40, ce dernier ne délivre aucun signal sur sa sortie 43 et la vanne trois voies commandable 17 met en communication son entrée 19 avec sa sortie 21. Dans cet état de la vanne, le fluide réfrigérant retourne à l'entrée de la chambre 6 en parcourant la seconde branche 16 du circuit fluidique, sans passer par le radiateur 15. I)ès que la température du fluide réfrigérant en sortie 11 de l'enveloppe dépasse la température de référence affichée en 42, le comparateur délivre en sortie 43, un signal de commande qui modifie l'état de la vanne 17 de façon que son entrée 19 soit mise en communication, via sa seconde sortie 20, avec l'entrée 22 du radiateur 15. Le fluide passant dans ce radiateur se refroidit, traverse à nouveau l'intérieur de l'enveloppe 6, puis repasse dans le radiateur i 5 si sa température mesurée en sortie 11 est supérieure à la température de référence. Si la température du fluide réfrigérant en sortie 1 1 est revenue à une v valeur inférieure à la température de référence, le comparateur 40 commande la vanne 17 pour le faire à nouveau passer par la seconde branche 1G. Et ainsi de suite, selon la valeur de la température du fluide réfrigérant en sortie Il de l'enveloppe G. ans ces conditions, on conçoit que la température du fluide réfrigérant dans l'enveloppe 6 est maintenue au voisinage d'une température de référence qui est déterminée, d'une part pour que la paroi latérale 2 de la chambre de combustion 1 ne dépasse pas une température donnée, par exemple 90"C, et d'autre part pour que, en cours de fonctionnement du gazogène, I a température de cette paroi soit sensiblement maintenue constante, deux conditions qui sont les garants d'une durée de vie importante de la paroi latérale de la chambre de combustion et donc du fover dans son ensemble, et du gazogène lui-même. REVENIDICA I IONS 1. foyer pour gazogène comportant: une chambre de combustion (1) d'un carburant solide avec un comburant gazeux, ladite chambre de combustion étant délimitée par une paroi latérale (2), des moyens d'amenée du comburant gazeux (3) débouchant dans ladite chambre de combustion (1) par des oriFices (4) situés sensiblement en des points hauts de ladite chambre de combustion, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens de refroidissement d'au moins une portion (5) de la paroi latérale (2) de ladite chambre de combustion (1). 2. Fover selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de refroidissement comportent une enveloppe circulaire (G) entourant ladite portion (5) de paroi latérale (2), une partie de la paroi de ladite enveloppe circulaire étant constituée par ladite portion de paroi latérale, ladite enveloppe comportant une entrée (10) et une sortie (11) d'un fluide réfrigérant. 3. foyer selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites entrée (10) et sortie (11) de ladite enveloppe (G) sont respectivement situées en un point bas et en un point haut de ladite enveloppe dans deux plans sensiblement diamétralement opposés. 4. Fo-er selon l'une des reendications 2 et 3, caractérisé par le fait que lesdits moins de refroidissement comportent un circuit fluidique (12) reliant la sortie (11) à l'entrée ( 1()) de ladite enveloppe (6). 5. Foyer selon la revendication A, caractérisé par le fait que ledit circuit fluidique comporte un circulateur (14). 6. Foyer selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que ledit circuit fluidique comporte un radiateur (15). 7. fQ'.er selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit circuit fluidique (12) comporte en outre une vanne trois voies (17) commandable à partir d'une entrée de commande (18), ladite vanne trois voies comportant une entrée (19) et deux première (2()) et seconde (21) sorties, I'entrée (19) étant reliée à la sortie (1()) de ladite enveloppe, la première sortie (20) étant reliée à entrée (22) dudit radiateur (15) et la seconde sortie (21) étant reliée à l'entrée (1()) de ladite enveloppe (6), des moyens (25) pour mesurer la température dudit fluide réfrigérant à la sortie (il) de ladite enveloppe, cesdits moyens étant aptes à élaborer un signal de commande représentatif de ladite température, et des moyens (4()) pour appliquer cedit signal à ladite entrée de commande (18) de ladite vanne trois voies commandable (17). 8. Foyer selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la face intérieure (30) de la paroi latérale (2) de ladite chambre de combustion (1) est sensiblement tronconique. 9. Voyer selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une chemise (31) en matériau réfractaire épousant au moins une partie de ladite face intérieure tronconique (3O). 10. Fver er selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ladite chemise en matériau réfractaire (31) est constituée de deux éléments dissociables (32, 33), un élément extérieur (31) épousant ladite face intérieure tronconique (30) de la paroi latérale (2) de la chambre de combustion (l) et comportant une première percée traversante (34) de forme tronconique de petite base (35) située en un point bas, et un élément intérieur (33) formant diaphragme a) ant une forme extérieure complémentaire de la première percée traversante et comportant une seconde percée traversante (37) débouchant sensiblement au niveau de la petite base (35) de la première percée traversante (34).