APPAREIL DE CHAUFFAGE A CATALYSE POUR COMBUSTIBLE GAZEUX

Description

[0001] 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 substat réfractaire 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.

[0002] 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'air 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 NO_x, 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 convexion 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.

[0003] Le but de la 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.

[0004] A cet effet, la présente invention a pour objet un appareil de chauffage à catalyse pour combustible gazeux selon la revendication 1.

[0005] Le nombre de pièces à assembler à été réduit à un minimum de même que le 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.

[0006] La figure unique du dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil de chauffage à catalyse selon la présente invention.

[0007] 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.

[0008] Cette cellule est montée par l'intermédiaire d'entretoises 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 la vitesse de l'écoulement.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] Une fois ces pièces assemblées, un canal fermé 2o relie la buse annulaire 12 à la sortie du ventilateur 16. Comme on le remarque, la section de ce canal 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. Etant 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.

[0012] 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.

[0013] 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 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 élastiquement 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.

[0014] 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 catalytique 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.

[0015] 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 le 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.

Revendications

1. 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 réfractaire 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, caractérisé par le fait que ledit réflecteur est adjacent à une lèvre de ladite buse qui est ménagée entre un bord de ce réflecteur et un élément profilé venu d'une pièce avec lui, cet élément profilé étant positionné autour de la périphérie de ladite cellule par des entretoises d'espacement, le bord libre de cet élément profilé présentant un siège pour recevoir une cloison ménageant, avec la paroi arrière de la cellule de combustion, un canal d'alimentation de ladite buse, le centre de cette cloison présentant une ouverture et des moyens de fixation d'un ventilateur, une bride comportant une gorge annulaire fendue s'engageant 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 et l'élément profilé 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 de fixation est venue d'une pièce avec une paroi entourant un espace situé à l'arrière de ladite cloison.

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

5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'un filtre 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 et un bord de ladite bague et entre l'autre bord de cette bague et le couvercle.

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

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

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

9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les entretoises d'espacement comportent un ergot de positionnement de section carrée dont la diagonale est très légèrement supérieure au diamètre du trou ménagé dans ledit élément profilé pour le recevoir.

Ansprüche

1. Heizgerät mit Katalysator für gasförmigen Brennstoff mit einer Brennzelle, die eine hintere Wand aufweist, welche von einer Versorgungsleitung für brennbares Gas durchsetzt ist, und in die eine vordere Wand aus hitzebeständigem, porösen, mit einem Oxidationskatalysator durchzogenem Substrat eingepaßt ist, wobei sich ein Reflektor vor dieser vorderen Wand erstreckt und eine ringförmige Düse, die mit eine Luftversorgungsquelle verbunden ist, ihren Umfang umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor an eine Lippe der Düse angrenzt, die zwischen dem Rand des Reflektors und einem mit diesem einstückigen Profilelement angebracht ist, wobei dieses Profilelement um den umfang der Zelle mittels Distanzstücken angeordnet ist, der freie Rand des Profilelementes einen Sitz aufweist, um eine Trennwand aufzunehmen, die mit der hinteren Wand der Brennzelle einen Versorgungskanal für die Düse bildet, wobei die Mitte der Trennwand eine Öffnung und Befestigungsmittel eines Ventilators aufweist und wobei ein Flansch, der eine schlitzförmige Rille trägt, die mit dem Rand der Trennwand und seinem Sitz in Eingriff steht, zu ihrer Befestigung dient.

2. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor und das mit diesem einstückige Profilelemente zweiteilig sind und sich jeweils über die Hälfte des Umfangs der Zelle erstrecken und über den genannten Flansch zusammengesetzt sind.

3. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch mit einer Wand einstückig ist, die einen Raum umgibt, der hinter der genannten Trennwand liegt.

4. Gerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand durch einen sich nach außen erstreckenden, peripheren Sitz abgeschlossen und mit einer Randleiste versehen ist, wobei der Sitz für einen Ring bestimmt ist, der von Luftzufuhröffnungen durchsetzt und von einem Deckel überdeckt ist.

5. Gerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter aus zwei ringförmigen Schichten gebildet wird, die entlang ihrer inneren Ränder aneinander befestigt sind und daß die äußeren Ränder dieser Schichten jeweils zwischen dem peripheren Sitz und einem Rand des Ringes und zwischen dem anderen Rand des Ringes und dem Deckel eingeklemmt sind.

6. Gerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gitter zwischen dem Sitz und dem äußeren Rand der Filterschicht angeordnet ist.

7. Gerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel an der Wand, die den hinter der Trennwand gelegenen Raum umgibt, durch Verschlußklammern befestig ist, die sich gegen die Schulter abstützen, welche den peripheren Sitz außen an dieser Wand bildet.

8. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Fläche der Trennwand als Träger für eine Brennerregelungseinheit dient.

9. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke einen Positionierungsnocken mit viereckigem Querschnitt tragen, dessen Diagonale sehr geringfügig größer als der Durchmesser des im Profilelement zu dessen Aufnahme vorgesehen Loches ist.

Claims

1. A catalytic heating apparatus for gaseous fuel, including a combustion cell having a rear wall traversed by a supply conduit for fuel gas, and into which a front wall formed by a porous refractory substrate impregnated with an oxidation catalyst is fitted, with a reflector extending in front of this front wall and with an annular nozzle connected to a supply source of air surrounding its periphery, characterized in that said reflector is adjacent to a lip of said nozzle that is formed between one edge of this reflector and a profile section element made in one piece with it, this profile section element being positioned around the periphery of said cell by spacing braces, the free edge of this profile section element having a seat to receive a partition that with the rear wall of the combustion cell forms a supply channel of said nozzle and the center of this partition having an opening and fastening means for a fan, wherein a shackle including a slit annular throat engaging the edge of said partition and its seat serves to fix them.

2. The apparatus of claim 1, characterized in that said reflector and the profile section element made in one piece with it are in two parts, each extending over half the periphery of said cell and assembled via said shackle.

3. The apparatus of claim 1, characterized in that said fastening shackle is made in one part with a wall surrounding a space located behind said partition.

4. The apparatus of claim 3, characterized in that this wall ends in a peripheral seat extending toward the outside and provided with a rim, this seat being intended for a ring traversed with openings for supplying air and topped by a cap.

5. The apparatus of claim 4, characterized in that a filter is formed of two annular layers joined to one another around their inner edges, and that the outer edges of these layers are caught, between said peripheral seat and one edge of said ring, and between the other edge of this ring and the cap, respectively.

6. The apparatus of claim 5, characterized in that a grid is disposed between said seat and the outer edge of said filtering layer.

7. The apparatus of claim 4, characterized in that the cap is fastened to the wall surrounding the space located behind said partition via locking tabs supported against the shoulder that said peripheral seat forms on the outside of this wall.

8. The apparatus of claim 1, characterized in that the rear face of said partition serves to support a unit for regulating the burner.

9. The apparatus of claim 1, characterized in that the spacing braces include a positioning pin having a cross section the diagonal of which is very slightly greater than the diameter of the hole machined in said profile section element to receive it.

Dessins