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"Perfectionnement aux appareils de chauffage par catalyse
Les appareils de chauffage par catalyse convenable- ment établis ont un fonctionnement parfait et durable avec . les essences pures obtenues par distillation directe des bruts de pétrole mais, dans la plupart des pays, à ces essences pures soumises à de sévères spécifications de pureté, se sont substitués des produits plus particulière-
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ment appropriés à l'emploi dans les moteurs à explosion et pour lesquels on recherche un pouvoir indétonant assuré par un indice d'octane élevé.
Aux essences pures de distillation directe sont donc ajoutés des produits de cracking obtenus par des méthodes qui permettent de tirer des bruts de pétrole une proportion plus importante de produits classés comme essences. Il y est fait aussi fréquemment addition de produits dits " nationaux " tels que : alcool éthylique, benzol, etc... qui augmentent le pouvoir indétonant et permettent en outre à de nombreux pays dépourvus de gisements pétroliers de s'affranchir, dans une certaine proportion, des importations extérieures.
Comme on trouve maintenant partout, notamment aux pompes de distribution, des carburants pour moteurs et qu'une grande partie du public ignore encore la diffé- rence qui existe entre la composition de ces carburants et celle des essences pures de distillation directe, il y a grand intérêt à ce que ces carburants puissent être utilisés dans les appareils de chauffage par catalyse dont l'emploi, précisément, intéresse particulièrement les usagers de ces moteurs ( automobilistes, etc..) pour le réchauffage en hiver des moteurs afin d'en faciliter le démarrage rapide.
Or, ces carburants contenant des produits assez lourds et relativement peu volatils ne conviennent pas ou mal aux appareils de chauffage par catalyse actuels qui, ayant une combustion s'opérant à une température ne dépassant guère 300 C., ne présentent à la partie supérieure
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de leur mèche d'alimentation qu'une température sensible- ment inférieure à la température de volatilisation des produits les plus lourds composant ces carburants, Ces produits montent bien tous par aseension capillaire à la partie supérieure des mèches où doit se produire le phénomène d'évaporation mais, seuls, ceux qui sont volatils à la température régnant à la partie supérieure de ces mèches, peuvent être évaporés et 'présentés à la combus- tion catalytique dans le tamis catalyseur où celle-ci s'opère,
tandis que les produits les plus lourds non volatilisés retournent au réservoir à combustible.
Il s'opère donc ainsi une sélection et les produits refusés à l'évaporation viennent peu à peu s'accu- muler dans le réservoir où, au bout d'un certain temps, il n'est plus possible d'introduire une nouvelle charge de combustible suffisamment volatil pour être évaporé et oomburé complètement, Il y a donc encrassement des appareils et arrêt progressif du fonctionnement de ceux-ci,
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et permettre ainsi l'emploi. @ dans les appareils de chauffage par catalyse,
des carbu- rants pour moteurs en usage dans les différents pays à l'exception toutefois des produits appelés "supercarbu- rants " additionnés de corps indétonants constituant un poison du catalyseur et dont d'ailleurs la toxicité pour les êtres humains en a fait réglementer l'emploi,
Elle a pour effet d'augmenter la tempéra- ture régnant à la partie supérieure des mèches où se fait l'évaporation du combustible de telle sorte que cette
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température ait une valeur supérieure à celle où se termine la courbe de distillation de l'ensemble des corps constituant le carburant, c'est-à-dire sensiblement supérieure à 20C C.
Pour cela, il est nécessaire que, parallèlement, soit élevée la température de la combustion catalytique.
A cet effet, au voisinage de la surface cata- lysante est placé un écran formant réflecteur et dont la face réfléchissante, tournée vers le tamis catalyseur, renvoie sur lui les radiations calorifiques émises.
Cette disposition implique que le tamis cata- lyseur qui, en général,présente une surface plane, ou sensiblement plane, horizontale, soit incliné suivant une pente convenable, de l'ordre en moyenne de 30 degrés, sur l'norizontale.
Cette pdnte est en effet nécessaire car, sans elle,. il y aurait, dans l'espace horizontal ainsi ménagé entre le réflecteur et le tamis, stagnation et tourbillon- nement des gaz inertes produits par la combustion cataly- tique. L'adduction de l'oxygène de l'air sur toute la surface de ce tamis s'effectuerait ainsi de façon insuffi- sante. En outre, l'appel, d'air produit par tirage naturel le long de la surface inclinée du tamis catalyseur,dans l'espace étroit inclus entre celui-ci et son réflecteur, active cette combustion qui se réalise ainsi à une tempé- rature avoisinant 500 C., par conséquent notablement supérieure à celle qui était réalisée précédemment dans les appareils de chauffage par catalyse non pourvus d'un tel dispositif.
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D'autre part, l'une au moins des dimensionsen plan d'un appareil à tamis catalyseur horizontal doit être assez limitée, afin que l'accès de l'air nécessaire à la combus- tion puisse se produire sur toute la surface oatalysante. sans que les gaz inertes ascensionnels provenant de la combustion opérée sur les autres.points de cette surfaoe viennent empêcher cet accès de l'air.
Avec la disposition précitée de tamis catalyseur à faoes inclinées qui fait, aveo l'écran réfléohissant, l'objet de la présente invention, l'on augmente très nota blement la surface du tamis catalyseur pour les mêmes dimensions de l'appareil en projection horizontale et l'appel d'air qui se produit entre ses surfaces inclinées. et les surfaces parallèles du réflecteur permet d'augmenter la surface sur laquelle se produit un bon accès de l'air nécessaire à la combustion.
0'est ainsi que le tamis catalyseur, de même que l'écran qui est situé à une faible distance de lui, de l'ordre de 15 à 20 millimètres, peuvent affecter divers profils tels que : en forme de toiture à deux pans, en forme de cône, de tronc de cône, de pyramide, de tronc de pyramide ou même de calotte sphérique.
Enfin. pour faire bénéficier la partie supé- rieure de la mèche d'évaporation de la température maxima régnant à la face interne du tamis catalyseur l'on peut lui adjoindre tout dispositif approprié bon conducteur de la chaleur captant les calories sous ledit tamis catalyseur . dans la région la plus chaude et les lui transmettant par conduction. C'est ainsi que l'on peut entourer la
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partie supérieure de la mèche d'un collier en métal bon conducteur de la chaleur, perforé toutefois de trous pour permettre l'évaporation du carburant aspiré, et pourvu de branches, également en métal bon conducteur, aboutissant à une sorte de plateforme elle-même en métal bon conducteur placée au très proche voisinage de la face inférieure du tamis catalyseur.
La chaleur rayonnée par cette face infé- rieure du tamis est donc transmise à cette plateforme et conduite par les branches au collier enserrant la mèche.
Celle-ci se trouve ainsi, au point où. s'opère l'évaporation, soumise à une température beaucoup plus élevée que précè- demment et dépassant sensiblement la température de volati- lisation des produits les plus lourds composant le carburant.
Celui-ci se trouve donc évaporé intégralement et les gaz produits sont aussi cumburés intégralement dans le tamis catalyseur.
Il convient en effet de maintenir à aussi basse température que possible la partie inférieure de la mèche, de même que le combustible contenu dans la garniture in- térieure du réservoir afin que cette sélection, par une distillation fractionnée du combustible, ne s'opère pas dans le réservoir lui-même; il faut à cet effet que ce combustible soit amené à aussi basse température que possi- ble jusque dans la partie supérieure de la mèche, c'est-à- dire en un point où la température devient subitement assez élevée pour que tous les constituants du combustible soient évaporés en même temps.
L'invention sera de toute façon bien comprise à l'aide du dessin schématique ci-annexé donné , titre
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d'exemple dans lequel :
FIG.1 est une coupe transversale d'un appareil ainsi équipé,
FIGS. 2 à 8 représentent en perspective diverses formes que peuvent avoir l'écran. donc le tamis, FIG.9 montre, à plus grande échelle,l1 système d'amenée à la partie supérieure de la mèche de la haute température règnant sous le tamis,
FIG.10 représente un écran muni d'éventa supplé- mentaires d'entrée d'air, FIG.11 est une vue en perspective d'une forme possible de réalisation de l'écran.
Suivant l'invention, au-dessus du tamis catalyseur a et à une faible distance est placé un écran métallique b formant réflecteur et dont la surfaoe réfléchissante est tournée vers ledit tamis.
Ce dernier, de même que l'écran, ont une pente convenable de l'ordre de 30 sur l'horizontale. Ils peuvent l'un et l'autre être soit en forme de toiture à deux pans à côtés ouverts ( figures 1 et .2) ou fermés '.
( figures 3 et 10), soit en forme de cône (fig.4), de tronc de cône (fig.5), de pyramide, hexagonale dans le cas du dessin ( fig.6), de tronc de pyramide ( fig.7)tde calotte sphérique ( firure 8) ou toute autre,
Cet écran comporte en outre en son point le plus haut un orifice formant, en combinaison avec la pente préoitée, appel d'air pour le dégagement des gaz chaudscomme par une cheminée,
La partie supérieure d1 de la mèche! située
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dans la chamore d'évaporation e et plongeant par son autre extrémité dans le réservoir à carburant f, est munie d'un collier métallique ± pourvu de perforations h et porteur de bras i soutenant une plateforme j, ces divers organes étant en métal bon conducteur de la chaleur.
Il est au surplus possible, lorsque l'air ayant pénétré en k s'est transformé en totalité en gaz inerte et si l'on désire augmenter les dimensions en plan de l'appareil, de réintroduire de nouvelles quantités d'air en pratiquant dans l'écran des ouvertures en forme de persiennes d'aspiration,
La distance entre l'écran et la face correspon- dante du tamis catalyseur est en général de l'ordre de 20 m/m.
Elle peut toutefois être augmentée ou diminuée à volonté en adjoignant un dispositif de réglage.
Une application particulièrement intéressante d'une telle conception d'appareils catalytiques peut être réalisée pour le réchauffage des moteurs d'avions où l'on éprouve certaines difficultés à faire pénétrer et loger les réchauffeurs catalytiques précèdemment employés et qui devaient trouver place à l'intérieur du capotage de l'avion, au voisinage du moteur à réchauffer.
La réchauffement, pour raison de sécurité, devait s'opérer à température relativement réduite et la transmission de chaleur s'effectuait par convection d'air rejeté sur les côtés du couvercle protecteur qui était indispensable pour garantir la surface du tamis cataly- seur contre les égouttements d'huile qui pouvaient se
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produire des différentes partiesdu moteur.
Avec le dispositif ci-dessus décrit, la tem- pétature de combustion étant sensiblement plus élevée, il est possible d'établir une gaine ( fig.ll) pourvue, à l'intérieur, de l'écran 1 ( fig.l) devant rayonner sur le tamis catalyseur a, cette gaine étant fermée à sa partie supérieure, à l'exception d'un orifice c relié à un tuyau d'évacuation des gaz chauds,ce tuyau étant de , préférence un tuyau métallique flexible qu'il sera bon d'isoler, pour éviter toute déperdition de chaleur, à l'intérieur d'une gaine souple, par exemple en tissu d'amiante. De cette façon, les gaz de la oombustion sor- tent à une température élevée ( de l'ordre de 200 ) de l'extrémité supérieure de ce tuyau qui peut être introdui- te par un orifice correspondant à la base du capotage du moteur d'avion.
Le réohauffeur catalytique et sa gaine sont placés ainsi à l'extérieur du oapotage et l'on évite donc les difficultés d'introduction et de logement aux- quelles il est fait allusion ci-dessus.
Bien que la température la plus élevée régnant dans le tamis catalyseur et, à plus forte raison, celle régnant à la sortie d'évacuation des gaz, soit notable- ment inférieure à la température de point éclair des essences, carburants ou lubrifiants employés pour les moteurs, à titre de mesure de sécurité supplémentaire, l'on peut intercaler sur le parcours d'évacuation des gaz, un grillage fin, analogue à ceux des lampes de mine ou, pour les appareils placés à l'intérieur des capote de moteurs, une gaine complète pourvue d'un tel grillage,
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pour les appareils de moyenne puissance, la . aine peut être pourvue d'un système d'accrochage permettant de la suspendre sous le capotage du moteur. Pour les appareils plus importants, ils peuvent être montés sur chariot et constituer ainsi un ensemble mobile.
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"Improvement in catalytic heating devices
Properly established catalytic heaters work well and sustainably with them. pure essences obtained by direct distillation of crude petroleum but, in most countries, these pure essences subject to strict specifications of purity have been replaced by more specific products -
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They are suitable for use in internal combustion engines and for which an indetonating power provided by a high octane number is sought.
To pure gasolines from direct distillation are therefore added cracking products obtained by methods which make it possible to extract from crude oil a greater proportion of products classified as gasolines. There is also frequently added so-called "national" products such as: ethyl alcohol, benzol, etc ... which increase the indetonating power and also allow many countries devoid of oil deposits to free themselves, to a certain extent. proportion, of foreign imports.
Since motor fuels are now found everywhere, especially at distribution pumps, and a large part of the public still ignores the difference between the composition of these fuels and that of pure straight-run gasolines, there is great interest that these fuels can be used in catalytic heating devices, the employment of which is of particular interest to users of these engines (motorists, etc.) for heating engines in winter in order to facilitate it the quick start.
However, these fuels containing fairly heavy and relatively low volatility products are not or poorly suited to current catalysis heating devices which, having combustion taking place at a temperature hardly exceeding 300 C., do not present at the top
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of their feed wick than a temperature appreciably lower than the volatilization temperature of the heaviest products composing these fuels. These products all rise by capillary tension to the upper part of the wicks where the phenomenon of evaporation, but only those which are volatile at the temperature prevailing at the upper part of these wicks can be evaporated and presented to the catalytic combustion in the catalyst sieve where this takes place,
while the heaviest non-volatilized products return to the fuel tank.
A selection therefore takes place and the products rejected for evaporation gradually accumulate in the tank where, after a certain time, it is no longer possible to introduce a new charge. sufficiently volatile fuel to be evaporated and completely occluded, there is therefore fouling of the devices and gradual stoppage of their operation,
The object of the present invention is to remedy this drawback and thus allow use. @ in catalytic heating devices,
motor fuels in use in the various countries, with the exception, however, of products called "super-fuels" with the addition of indetonating substances constituting a poison of the catalyst and of which, moreover, the toxicity for human beings has made it regulated. 'employment,
It has the effect of increasing the temperature prevailing at the upper part of the wicks where the fuel evaporates so that this
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temperature has a value greater than that at which the distillation curve of all the bodies constituting the fuel ends, that is to say substantially greater than 20 ° C.
For this, it is necessary that, at the same time, the temperature of the catalytic combustion is raised.
To this end, in the vicinity of the catalyst surface is placed a screen forming a reflector, the reflecting face of which, facing the catalyst screen, returns the heat radiation emitted on it.
This arrangement implies that the catalyst screen which, in general, has a flat, or substantially flat, horizontal surface, is inclined at a suitable slope, on the average of the order of 30 degrees, on the horizontal.
This pdnte is indeed necessary because, without it ,. in the horizontal space thus formed between the reflector and the sieve, there would be stagnation and swirling of the inert gases produced by the catalytic combustion. The addition of oxygen from the air over the entire surface of this sieve would thus be insufficient. In addition, the intake of air produced by natural draft along the inclined surface of the catalyst sieve, in the narrow space included between the latter and its reflector, activates this combustion which is thus carried out at a temperature. around 500 C., therefore significantly higher than that which was carried out previously in catalytic heating devices not provided with such a device.
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On the other hand, at least one of the plan dimensions of a horizontal catalyst sieve apparatus must be fairly limited, so that the access of the air necessary for combustion can take place over the entire catalyst surface. without the ascending inert gases coming from the combustion carried out on the other points of this surface preventing this access of the air.
With the aforementioned arrangement of the catalyst sieve with inclined faoes which forms, with the reflective screen, the object of the present invention, the area of the catalyst sieve is very notably increased for the same dimensions of the apparatus in horizontal projection. and the draft that occurs between its inclined surfaces. and the parallel surfaces of the reflector make it possible to increase the surface on which there is good access of the air necessary for combustion.
This is how the catalyst screen, as well as the screen which is located at a short distance from it, of the order of 15 to 20 millimeters, can affect various profiles such as: in the form of a two-sided roof, shaped like a cone, truncated cone, pyramid, truncated pyramid or even a spherical cap.
Finally. in order to allow the upper part of the evaporation wick to benefit from the maximum temperature prevailing on the internal face of the catalyst sieve, any suitable device which is a good conductor of heat and captures the calories under said catalyst sieve can be added to it. in the hottest region and transmitting them to it by conduction. This is how we can surround the
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upper part of the wick of a metal collar which is a good conductor of heat, however perforated with holes to allow the evaporation of the sucked fuel, and provided with branches, also of metal which is a good conductor, resulting in a kind of platform itself made of good conductive metal placed very close to the underside of the catalyst sieve.
The heat radiated by this lower face of the screen is therefore transmitted to this platform and conducted by the branches to the collar gripping the wick.
It is thus, at the point where. Evaporation takes place, subjected to a much higher temperature than before and appreciably exceeding the volatilization temperature of the heaviest products composing the fuel.
The latter is therefore completely evaporated and the gases produced are also fully cumbured in the catalyst sieve.
The lower part of the wick should in fact be kept as low as possible, as well as the fuel contained in the inner lining of the tank so that this selection, by fractional distillation of the fuel, does not take place. in the tank itself; for this purpose, this fuel must be brought to as low a temperature as possible up to the upper part of the wick, that is to say at a point where the temperature suddenly becomes high enough for all the constituents of the wick. fuel are evaporated at the same time.
The invention will in any case be well understood with the aid of the appended schematic drawing given, title
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example in which:
FIG. 1 is a cross section of a device thus equipped,
FIGS. 2 to 8 show in perspective various shapes that the screen can have. therefore the sieve, FIG. 9 shows, on a larger scale, the system for supplying the upper part of the wick to the high temperature prevailing under the sieve,
FIG. 10 shows a screen provided with additional air inlet vents, FIG. 11 is a perspective view of a possible embodiment of the screen.
According to the invention, above the catalyst sieve a and at a small distance is placed a metal screen b forming a reflector, the reflecting surface of which is turned towards said sieve.
The latter, as well as the screen, have a suitable slope of the order of 30 on the horizontal. They can either be in the form of a gable roof with open sides (Figures 1 and .2) or closed.
(Figures 3 and 10), either in the shape of a cone (fig. 4), a truncated cone (fig. 5), a pyramid, hexagonal in the case of the drawing (fig. 6), a truncated pyramid (fig. 7) a spherical cap (firure 8) or any other,
This screen further comprises at its highest point an orifice forming, in combination with the pre-tended slope, a call for air for the release of hot gases as through a chimney,
The upper part d1 of the wick! located
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in the evaporation chamber e and plunging through its other end into the fuel tank f, is fitted with a metal collar ± provided with perforations h and carrying arms i supporting a platform j, these various components being made of good conductive metal heat.
It is moreover possible, when the air having entered in k has been transformed entirely into inert gas and if one wishes to increase the plan dimensions of the apparatus, to reintroduce new quantities of air by practicing in the screen of the openings in the form of suction louvers,
The distance between the screen and the corresponding face of the catalyst screen is generally of the order of 20 m / m.
However, it can be increased or decreased at will by adding an adjustment device.
A particularly interesting application of such a design of catalytic devices can be achieved for the heating of aircraft engines where there are certain difficulties in making penetrate and lodge the catalytic heaters previously used and which had to find place inside. the aircraft cowling, in the vicinity of the engine to be warmed up.
The heating, for safety reasons, had to take place at a relatively low temperature and the heat transmission was effected by convection of air exhausted from the sides of the protective cover which was essential to guarantee the surface of the catalyst screen against drips of oil that could occur
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produce different parts of the engine.
With the device described above, the combustion temperature being appreciably higher, it is possible to establish a duct (fig.ll) provided, inside, with the screen 1 (fig.l) in front of radiate on the catalyst sieve a, this sheath being closed at its upper part, with the exception of an orifice c connected to a hot gas discharge pipe, this pipe preferably being a flexible metal pipe that it will be good to insulate, to avoid any heat loss, inside a flexible sheath, for example in asbestos fabric. In this way, the combustion gases exit at a high temperature (of the order of 200) from the upper end of this pipe which can be introduced through an orifice corresponding to the base of the engine cowling. 'plane.
The catalytic reheater and its sheath are thus placed outside the oapotage and the difficulties of introduction and accommodation to which allusion is made above are therefore avoided.
Although the highest temperature prevailing in the catalyst sieve and, even more so, that prevailing at the gas discharge outlet, is appreciably lower than the flash point temperature of the gasolines, fuels or lubricants used for the gasoline. engines, as an additional safety measure, a fine mesh, similar to those used for mine lights, can be inserted on the gas evacuation route or, for devices placed inside the engine hoods, a complete sheath provided with such a mesh,
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for medium power devices, the. groin can be fitted with a hooking system allowing it to be hung under the engine cowling. For larger devices, they can be mounted on a trolley and thus constitute a mobile unit.