CH678885A5 - - Google Patents

Description

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CH 678 885 A5

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Description

La présente invention se rapporte à un appareil de chauffage à catalyse pour combustible gazeux comprenant une cellule de combustion présentant une paroi arrière traversée par un conduit d'alimentation en gaz combustible et dans laquelle est enchâssée une paroi avant formée par un substrat ré-fractaire poreux imprégné d'un catalyseur d'oxydation, un réflecteur s'étendant au devant de cette paroi avant et une buse annulaire reliée à une source d'alimentation en air entourant sa périphérie.

L'avantage de ce type d'appareil sur les appareils chauffant uniquement par rayonnement est de réduire la stratification des couches d'air en raison du mélange forcé des produits de combustion avec l'aîr ambiant. Ce mélange est rendu possible du fait que la température de combustion à catalyse est de l'ordre de 600°C et se situe donc au-dessous du seuil à partir duquel il y a production de monoxyde de carbone et de NOx, de sorte que les gaz de combustion ne doivent pas être évacués dans la mesure où ils ne comportent pas de produits toxiques. Toutefois, la combinaison du chauffage par conve-xion avec ce type de brûleur à catalyse nécessite l'utilisation d'un ventilateur, de canaux et de buses de distribution d'air frais pour le mélanger avec les gaz chauds de combustion. L'appareil qui en résulte est de construction forcément plus compliquée et donc plus coûteux à produire.

Le but de fa présente invention est précisément d'apporter une solution qui permette de diminuer les coûts d'usinage des composants de l'appareil aussi bien que ceux de son montage.

A cet effet, la présente invention a pour objet un appareil de chauffage à catalyse pour combustible gazeux selon la revendication 1.

Le nombre de pièces à assembler à été réduit à un minimum de même que te nombre de pièces de fixation. Par ailleurs, le plus grand nombre possible de pièces est réalisé à partir de profilés nécessitant, de ce fait, un minimum d'opérations d'usinage. Par conséquent, l'appareil de chauffage à catalyse, objet de l'invention, peut être produit à un prix tout à fait compétitif, malgré le coût élevé de la cellule de combustion à catalyse dont le substrat réfractaire poreux est imprégné de platine.

La figure unique du dessin annexé illustre, sché-matiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil de chauffage à catalyse selon la présente invention.

Cet appareil de chauffage comporte une cellule de combustion 1 comprenant une paroi arrière circulaire 2 en tôle d'aluminium emboutie, munie d'une colonne centrale tubulaire 3. Un substrat réfractaire poreux 4 par exemple une couche de fibres céramique imprégnées de la substance jouant le rôle de catalyseur d'oxydation, ici du platine, est disposé autour de la colonne centrale tubulaire 3 et repose sur un grillage de support retenu par une bague 5 chassée sur cette colonne. La périphérie de ce substrat 4 qui forme un cône, appuie contre une portée annulaire 2a ménagée sur la paroi arrière 2. Ce substrat est appliqué contre cette portée 2a par une bague fendue 6 insérée entre le bord recourbé de la paroi 2 et le grillage de support. La paroi arrière 2 est encore traversée par un conduit 7 relié par un injecteur et une électrovanne 8 à une source de gaz combustible (non représentée), tel que du propane.

Cette cellule est montée par l'intermédiaire d'en-tretoises d'écartement 9 entre deux pièces semi-circulaires formées par deux profilés cintrés 10 en aluminium. Les entretoises 9 présentent chacune un ergot de positionnement 9a qui est chassé dans une ouverture du profilé 10. Comme on le voit, ces profilés forment d'une part un réflecteur 11 s'étendant devant la paroi avant de la cellule de combustion 1 formée par le substrat réfractaire 4 imprégné du catalyseur et, d'autre part, le bord de ce réflecteur 11 qui est adjacent au reste du profilé 10 forme avec le bord recourbé de la paroi arrière 2 de la cellule 1 une buse annulaire 12 dont la dimension est définie par les entretoises 9. A cet effet, l'épaisseur de ces entretoises va en diminuant vers la buse annulaire 12 pour accroître ia vitesse de l'écoulement.

Le bord libre du profilé 10 forme un siège pour une cloison circulaire 13 dont le centre comporte une ouverture 14 entourée de tubes filetés 15 pour la fixation d'un ventilateur 16.

Un autre profilé 17, en forme d'anneau fendu, présente un bord en forme de rainure annulaire 18 ouverte vers l'intérieur qui reçoit à la fois le bord libre des profilés 10 et celui de la cloison 13. Les deux extrémités de l'anneau fendu du profilé 17 sont maintenues jointives par des rivets de fixation 19 formant une sorte de bride qui maintient ensemble les profilés 10 et la cloison 13 ainsi que la cellule 1, grâce aux entretoises d'espacement 9.

Une fois ces pièces assemblées, un canal fermé 20 relie la buse annulaire 12 à la sortie du ventilateur 16. Comme on le remarque, la section de ce canai diminue progressivement du centre à la périphérie afin d'augmenter la vitesse de l'air. Une vis 21 est fixée par un écrou 22 à travers la cloison 13, Cette vis porte un support 23 du circuit électronique de commande 24 de l'appareil. Étant donné que la régulation de l'appareil sort du cadre de la présente invention, il n'est pas utile à sa compréhension que ce circuit électronique soit représenté et décrit ici.

L'appareil, tel qu'il se compose dans la description qui en a été faite jusqu'ici, pourrait fonctionner. Toutefois, au-dessus du compartiment d'alimentation et de régulation disposé à l'intérieur du profilé 17, un compartiment de filtrage d'air a été prévu, à titre d'option, en vue de protéger le ventilateur et la régulation de la poussière.

A cet effet, le bord du profilé 17 opposé à celui qui sert de bride de fixation grâce à sa rainure annulaire 18 présente un siège périphérique 25 s'étendant vers l'extérieur et entouré par un rebord 26. Un filtre est disposé dans ce compartiment et est formé de deux couches filtrantes annulaires 27, 28 réunies par leurs bords internes respectifs. Leurs bords externes sont séparés par une bague d'écartement 29 percée d'ouvertures 30 pour le passage de l'air. Une grille circulaire 31a est disposée sur le siège annulaire 25 et le bord externe de la couche

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filtrante 27 est pris entre le bord inférieur de la bague d'écartement 29 et cette grille 31a. Le bord externe de l'autre couche filtrante 28 est pris entre le bord supérieur de la bague d'écartement et une autre grille circulaire 31b logée dans un couvercle 32. Des clips de serrage 33 servent à fixer élasti-quement le couvercle sous le siège 25 du profilé 17. Cette disposition avec double couche filtrante permet de faire passer l'air vers le haut et vers le bas augmentant ainsi la surface de filtrage et donc la durée de vie du filtre. L'air qui passe par la couche inférieure sert également à refroidir les composants électroniques et mécaniques situés dans le compartiment situé à l'intérieur du profilé 17.

Le gaz combustible qui peut ou non être directement mélangé avec de l'air, est introduit dans la cellule de combustion 1 par le conduit 7. Préalablement, le substrat réfractaire 4, imprégné de la substance servant de catalyseur d'oxydation, est amené à une température suffisante pour que la réaction cataly-tique du gaz combustible se produise. A cet effet, une résistance électrique, non représentée, peut être incorporée dans le substrat 4 pour le chauffer. Simultanément, de l'air frais aspiré par le ventilateur 16, est envoyé par la buse annulaire 12 contre la surface du substrat réfractaire 4. Cet air peut aussi servir à la réaction catalytique au cas où le gaz combustible ne serait pas mélangé préalablement avec de l'air. Mais l'air sortant de la buse annulaire 12 sert principalement à se mélanger avec les gaz de combustion chauds, pour chauffer par convexion, en plus du chauffage par rayonnement produit par le substrat réfractaire incandescent. Cet air se chauffe déjà en circulant dans le canal 20 et sert également à refroidir la face arrière de la cellule de combustion et à protéger ainsi le compartiment situé à l'intérieur du profilé 17 et qui renferme les organes de régulation et de commande de l'appareil de chauffage.

Comme on peut le remarquer, l'ensemble des éléments composant l'appareil est fixé à l'aide de quatre rivets 19 maintenant jointives les deux lèvres de l'anneau profilé fendu 17 et le couvercle est retenu par quelques clips 33 répartis sur son pourtour. Le montage de l'appareil est donc extrêmement simple et le nombre de pièces à assembler est très réduit. Hormis la paroi arrière 2 de la cellule de combustion 1, la cloison 13 et le couvercle 32, toutes les autres pièces sont issues de profilés extrudés y compris les entretoises 9. A ce sujet, il faut encore mentionner le fait que l'on découpe les entretoises .9 à une épaisseur correspondant à la hauteur de l'ergot de positionnement 9a de sorte que celui-ci a une section carrée dont la diagonale est très légèrement supérieure au diamètre du trou ménagé dans ie profilé 10. Un simple coup de marteau permet de le chasser dans ce trou du profilé 10 et de le maintenir ainsi dans la position désirée. Les seules opérations d'usinage à effectuer sont des opérations de découpage, de perçage et de cintrage. On remarque également que toute la paroi arrière 2 de la cellule de combustion est ventilée par l'air frais de sorte qu'un maximum de chaleur est ainsi récupéré et envoyé vers l'avant de l'appareil qui est généralement dirigé vers le bas.

Claims (9)

Revendications

1. Appareil de chauffage à catalyse pour combustible gazeux comprenant une cellule de combustion (1) présentant une paroi arrière (2) traversée par un conduit d'alimentation en gaz combustible (7) et dans laquelle est enchâssée une paroi avant formée par un substrat (4) réfractaire poreux imprégné d'un catalyseur d'oxydation, un réflecteur (11) s'étendant au devant de cette paroi avant et une buse annulaire (12) reliée à une source d'alimentation en air entourant sa périphérie, caractérisé par le fait que ledit réflecteur (11) est adjacent à une lèvre de ladite buse qui est ménagée entre un bord de ce réflecteur et un élément profilé (10) venu d'une pièce avec lui, cet élément profilé étant positionné autour de la périphérie de ladite cellule par des entretoises (9) d'espacement, le bord libre de cet élément profilé (10) présentant un siège pour recevoir une cloison (13) ménageant, avec la paroi arrière (2) de la cellule de combustion, un canal (20) d'alimentation de ladite buse (12), ie centre de cette cloison présentant une ouverture et des moyens de fixation d'un ventilateur (16), une bride (17) comportant une gorge annulaire fendue (18) Rengageant sur le bord de ladite cloison et sur son siège, servant à leur fixation.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit réflecteur (11) et l'élément profilé (10) venu d'une pièce avec lui sont en deux parties s'étendant chacune sur la moitié de la périphérie de ladite cellule et assemblées par ladite bride.

3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite bride (17) de fixation est venue d'une pièce avec une paroi entourant un espace situé à l'arrière de ladite cloison (13).

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que cette paroi se termine par un siège périphérique (25) s'étendant vers l'extérieur et muni d'un rebord (26), ce siège étant destiné à une bague (24) traversée d'ouvertures (30) d'alimentation en air et surmontée par un couvercle (32).

5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par ie fait qu'un filtre (28) est formé de deux couches annulaires fixées l'une à l'autre autour de leurs bords internes et que les bords externes de ces couches sont pincés respectivement entre ledit siège périphérique (25) et un bord de ladite bague (29) et entre l'autre bord de cette bague et le couvercle (32).

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'une grille (31a) est disposée entre ledit siège (25) et le bord externe de ladite couche filtrante (28).

7. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le couvercle (32) est fixé à la paroi entourant l'espace situé à l'arrière de ladite cloison (13) par des pattes de serrage (33) prenant appui contre l'épaulement que forme ledit siège périphérique (25) à l'extérieur de cette paroi.

8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la face arrière de ladite cloison (13) sert de support à une unité de régulation (24) du brûleur.

9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé

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par le fait que les entretoises d'espacement (9) comportent un ergot (9a) de positionnement de section carrée dont la diagonale est très légèrement supérieure au diamètre du trou ménagé dans ledit élément profilé (10) pour le recevoir. 5

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