FR2591316A1 - Device for preheating catalytic combustion apparatuses and for controlling their operation - Google Patents

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Abstract

In the housing 2 of the apparatus 1 is placed a catalyst support 3 in which is embedded a resistor 6 mounted in series with a wire 7 of another metal. The apparatus comprises moreover a time-delay inverter device 12 capable of supplying the assembly 6-7. After switching off the supply, it makes it possible to transmit the voltage emanating from the wire 7 to a comparator 19. The latter compares the voltage received with a reference voltage, in order to supply or not to supply a solenoid valve 26 mounted on the duct 28 bringing the gas to the injector 5.

Description

On sait que dans les appareils à combustion catalytique, il est necessaire de préchauffer la masse perméable d'éléments imprégnés de catalyseurs avant d'envoyer le mélange gaz combustible-air comburant dans ladite masse en vue de faire démarrer la réaction d'oxydation. La masse précitée peut être tout support réfractaire constitué par exemple par un matelas de fibres d'alumine, de silice, de silice-alumine, etc... It is known that in catalytic combustion devices, it is necessary to preheat the permeable mass of elements impregnated with catalysts before sending the fuel gas-oxidant air mixture into said mass in order to start the oxidation reaction. The aforementioned mass can be any refractory support constituted for example by a mattress of alumina fibers, silica, silica-alumina, etc.

La température à laquelle l'ensemble doit être élevé avant le démarrage de la réaction se situe à environ 3000 pour du méthane et 250 pour du propane. I1 est bien entendu que le support catalytique doit être porté à une température un peu supérieure à celle-ci pour assurer la sécurité voulue. Si cette température n'est pas atteinte et que le gaz soit envoyé dans le support catalytique, la réaction d'oxydation ne peut avoir lieu, de telle sorte que le gaz se répand dans l'atmosphère du local dans lequel se situe l'appareil.The temperature to which the whole must be raised before the start of the reaction is approximately 3000 for methane and 250 for propane. It is understood that the catalytic support must be brought to a temperature slightly higher than this to ensure the desired safety. If this temperature is not reached and the gas is sent to the catalytic support, the oxidation reaction cannot take place, so that the gas spreads in the atmosphere of the room in which the appliance is located. .

I1 est donc nécessaire de contrôler le bon déroulement de la mise en température de manière à prévenir tout danger. En dehors de la température trop basse, celle-ci peut être également trop élevée, d'où risque de détérioration du catalyseur. It is therefore necessary to control the proper progress of the warm-up so as to prevent any danger. Apart from the too low temperature, it can also be too high, which risks damaging the catalyst.

D'une manière générale, on noie une résistance électrique dans le tamis ou support réfractaire catalytique et grâce à une minuterie ou à une bilame, on coupe l'alimentation électrique lorsque la température desirée se trouve supposée atteinte. In general, an electrical resistance is drowned in the sieve or catalytic refractory support and, by means of a timer or a bimetallic strip, the electrical supply is cut off when the desired temperature is assumed to be reached.

On peut, en vue d'une plus grande précision, utiliser un thermocouple noyé dans le support ou tamis catalytique et relie à un appareil de mesure de la température, mais cette solution est onéreuse. We can, for greater accuracy, use a thermocouple embedded in the support or catalytic screen and connected to a temperature measuring device, but this solution is expensive.

Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à permettre la réalisation d'un dispositif de préchauffage et de contrôle qui soit précis et de réalisation économique. The improvements which are the subject of the present invention aim to allow the production of a preheating and control device which is precise and economical.

A cet effet, le dispositif suivant l'invention comprend tout d'abord une résistance montée en série avec un thermocouple, puis un temporisateur inverseur propre à alimenter l'ensemble résistancethermocouple et à transmettre après coupure de l'alimentation la tension émise par le thermocouple, et enfin un comparateur destine à permettre l'alimentation en gaz de l'appareil si la tension émise par le thermocouple est suffisante. To this end, the device according to the invention comprises first of all a resistor connected in series with a thermocouple, then an inverter timer suitable for supplying the resistancethermocouple assembly and for transmitting after interruption of the supply the voltage emitted by the thermocouple , and finally a comparator intended to allow the gas supply to the device if the voltage emitted by the thermocouple is sufficient.

Dans un mode d'exécution prefere de la disposition qui précède, la resistance est montée en se rie avec un fil métallique constituant le thermocouple, ce dernier et la résistance étant réalisés en deux metaux ou alliages metalliques differents.  In a preferred embodiment of the above arrangement, the resistor is mounted in laughter with a metal wire constituting the thermocouple, the latter and the resistor being made of two different metals or metal alloys.

Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 est un schéma électrique du dispositif suivant l'invention représenté lors de l'alimentation en courant électrique de l'ensemble resistance-thermocouple. The appended drawing, given by way of example, will allow a better understanding of the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing.
Fig. 1 is an electrical diagram of the device according to the invention shown during the supply of electric current to the resistance-thermocouple assembly.

Fig. 2 est une vue semblable à celle de fig. 1, mais montrant comment le temporisateur-inverseur permet la lecture de la tension émise par le thermocouple sous l'effet de la température du tamis ou support catalytique. Fig. 2 is a view similar to that of FIG. 1, but showing how the inverter timer allows the reading of the voltage emitted by the thermocouple under the effect of the temperature of the sieve or catalytic support.

Sur les dessins, la référence 1 est relative à un appareil à combustion catalytique réalisé sous la forme d'un bottier 2 dans lequel est contenu un support catalytique 3 en soi connu. Le boiter 2 est pourvu d'une arrivée de gaz 4 formant Venturi et dans lequel est disposé un injecteur de gaz 5. Dans le support catalytique 3 est disposée une résistance 6 montée à la suite d'un conducteur 8 de même nature mais de section plus importante. L'autre extrémité de la résistance 6 est reliée par une soudure 7 formant thermocouple à un second conducteur 9 de nature différente du conducteur 8 et de la résistance 6, et de section semblable à celle de ce dernier.Dans une forme de réalisation avantageuse, la résistance peut être enroulée autour d'un barreau réfractaire du fait que le diamètre du fil qui la constitue est très fin, de l'ordre par exemple de 0,3 millimètre. On pourrait aussi concevoir que le barreau soit réalisé sous la forme d'un cordon réfractaire par exemple de silice imprégné d'un catalyseur. In the drawings, the reference 1 relates to a catalytic combustion device produced in the form of a case 2 in which is contained a catalytic support 3 per se known. The box 2 is provided with a gas inlet 4 forming a Venturi and in which is disposed a gas injector 5. In the catalytic support 3 is disposed a resistor 6 mounted following a conductor 8 of the same kind but of section more important. The other end of the resistor 6 is connected by a solder 7 forming a thermocouple to a second conductor 9 of a different nature from the conductor 8 and the resistor 6, and of cross section similar to that of the latter. In an advantageous embodiment, the resistor can be wound around a refractory rod because the diameter of the wire which constitutes it is very fine, of the order for example of 0.3 millimeter. It could also be conceived that the bar is produced in the form of a refractory bead, for example of silica impregnated with a catalyst.

Le fil 9, qui présente un diamètre de l'ordre de 2 millimètres, n'a pas besoin d'être soutenu. Dans ces conditions, les conducteurs 8 et 9 présentent une section dont le diamètre est de l'ordre de 2 millimètres. The wire 9, which has a diameter of the order of 2 millimeters, does not need to be supported. Under these conditions, the conductors 8 and 9 have a section whose diameter is of the order of 2 millimeters.

Les conducteurs 8 et 9 aboutissent à deux bornes 10 et 11 d'un inverseur-temporisateur 12 pourvu d'une minuterie 13 branchée aux bornes d'un électro-aimant 14 dont l'équipage mobile est réuni à deux barrettes 14a, 14b basculant autour des bornes 10 et 11 comme on ltexpliquera mieux plus loin. L'appareil 12 comporte encore quatre bornes référencées 15 à 18 et avec lesquelles les barrettes 14a, 14b peuvent être en contact suivant l'actionnement de l'électro-aimant 14. La minuterie 13 est alimentée par deux fils provenant de deux phases du secteur indiquées
O et 220.The conductors 8 and 9 lead to two terminals 10 and 11 of an inverter-timer 12 provided with a timer 13 connected to the terminals of an electromagnet 14 whose mobile assembly is joined to two bars 14a, 14b rocking around terminals 10 and 11 as will be explained further below. The device 12 also has four terminals referenced 15 to 18 and with which the bars 14a, 14b can be in contact according to the actuation of the electromagnet 14. The timer 13 is supplied by two wires coming from two phases of the sector indicated
O and 220.

La phase 0 est branchée à la borne 18 de l'appareil 12, tandis que celle 16 est réunie à la phase 220.  Phase 0 is connected to terminal 18 of device 12, while phase 16 is connected to phase 220.

Le dispositif suivant l'invention comprend encore un comparateur 19 alimenté à partir des phases O et 220, Ce comparateur est branche par des fils 20, 21 aux bornes respectivement 17 et 15 du temporisateur-inverseur 12. Le comparateur 19 est associé à un électro-aimant 22 dont ltequipage mobile peut cooperer avec deux bornes 23, 24. Celle 24 est réunie à la phase 220, tandis que celle 23 est branchée par un fil 25 à l'une des bornes d'une électro-vanne 26 dont l'autre borne est branchée à la phase O par un conducteur 27. L'electro-vanne 26 est inserée dans la tuyauterie 28 d'alimentation de l'injecteur 5 à partir d'une réserve de gaz 29 ou d'une canalisation d'amenée. The device according to the invention also comprises a comparator 19 supplied from phases O and 220. This comparator is connected by wires 20, 21 to the terminals 17 and 15 respectively of the inverter timer 12. The comparator 19 is associated with an electro -magnet 22 whose mobile equipment can cooperate with two terminals 23, 24. That 24 is joined to phase 220, while that 23 is connected by a wire 25 to one of the terminals of a solenoid valve 26 of which another terminal is connected to phase O by a conductor 27. The electro-valve 26 is inserted into the supply pipe 28 of the injector 5 from a gas reserve 29 or from a supply pipe .

Dans la position des équipages mobiles des électro-aimants 14 et 22 illustrée en fig. 1, l'ensemble résistant 6 est alimenté de telle sorte que le support catalytique 3 stéchauffe. La minuterie 13 a été declenchee à l'origine par I'opérateur de manière qu'au bout d'un temps pre-determine, par exemple deux minutes, ltélectro-aimant 14 est excité afin qu'il fasse basculer les barrettes 14a, 14b vers la position de fig. 2. A ce moment, c'est l'émission de tension électrique du fil 7 qui est envoyée dans le comparateur 19. Bien entendu, cette tension est treks faible, mais elle peut être élevée par tous moyens connus.Puis la tension émise est comparée avec une tension de référence, calculez en fonction de la température désirée du support catalytique 3. Si la tension émise par le fil 7 atteint la tension de référence 11electro-aimant 22 reste dans la position illustrée en fig. 1, de telle sorte que l'électro-vanne 26 est commandée vers l'ouverture afin que le gaz arrive dans le boltier 2 de l'appareil 1. I1 existe bien entendu un allumage automatique qui permet le démarrage de la reaction d'oxydation catalytique. In the position of the moving parts of the electromagnets 14 and 22 illustrated in FIG. 1, the resistant assembly 6 is supplied in such a way that the catalytic support 3 heats up. The timer 13 was originally triggered by the operator so that after a predetermined time, for example two minutes, the electromagnet 14 is energized so that it swings the bars 14a, 14b towards the position of fig. 2. At this time, it is the electrical voltage emission from wire 7 which is sent to comparator 19. Of course, this voltage is very low, but it can be high by any known means. Then the voltage emitted is compared with a reference voltage, calculate as a function of the desired temperature of the catalytic support 3. If the voltage emitted by the wire 7 reaches the reference voltage 11electromagnet 22 remains in the position illustrated in fig. 1, so that the solenoid valve 26 is controlled towards the opening so that the gas arrives in the bolt bowl 2 of the apparatus 1. There is of course an automatic ignition which allows the oxidation reaction to start. catalytic.

Si au contraire la tension émise par le fil 7 est inférieure au seuil predéterminé, l'electro-aimant 22 est excité et les bornes 23 et 24 n'étant plus reunies, il n'existe pas d'alimentation de l'électro-vanne 26 qui reste donc fermée. L'allumage-ne peut pas se produire. If on the contrary the voltage emitted by the wire 7 is less than the predetermined threshold, the electromagnet 22 is energized and the terminals 23 and 24 are no longer combined, there is no supply of the solenoid valve 26 which therefore remains closed. Ignition-cannot occur.

Il est evident que i'appareil 19 pourrait comprendre un système propre à réenclencher la minuterie 13 dans le cas où l'allumage n'a pas
Pu avoir lieu de façon à chauffer davantage le support catalytique 3. En fin de second comptage du temps, la tension emise par le fil 7 serait bien superieure à la tension de réference de manière à engager le processus de reactior. dans le support catalytique 3.It is obvious that the device 19 could include a system capable of resetting the timer 13 in the event that the ignition has not
Could take place so as to further heat the catalytic support 3. At the end of the second time count, the voltage emitted by the wire 7 would be much greater than the reference voltage so as to initiate the reactior process. in the catalytic support 3.

Etant donne que la tension émise par le fil 7 est continuellement rPceptionnee dans le comparateur 19, celui- ci pourrait comprendre un second étage de comparaison avec une tension maximale que l'émission du fil 7 ne devrait pas dépasser. On Éviterait ainsi toute surchauffe du support catalytique 3 car en cas de dépassement du seuil supérieur de la tension de référence, ltélectro-vanne 26 pourrait être fermée. Since the voltage emitted by wire 7 is continuously received in comparator 19, this could include a second comparison stage with a maximum voltage that the emission of wire 7 should not exceed. This would prevent overheating of the catalytic support 3 because if the upper threshold of the reference voltage is exceeded, the solenoid valve 26 could be closed.

I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne-limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'execution décrits par tous autres equivalents.  It should moreover be understood that the foregoing description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention from which one would not depart by replacing the execution details described by all other equivalents.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de préchauffage et de contrôle du fonctionnement d'un appareil à combustion catalytique (1) comprenant un boîtier (2) dans lequel se trouve un tamis ou support catalytique (3) situé en vis-à-vis d'une face ouverte (2a) dudit bottier (2), ce dernier étant alimenté en gaz combustible, tandis qu'une résistance électrique (6) est prévue pour échauffer le support au moment de l'allumage, caracterisé en ce que la résistance (6)est montée en série avec un thermocouple (7) et en ce qu'il comprend d'une part un temporisateur-inverseur (12) propre à alimenter l'ensemble résistance-thermocouple (6-7) et transmettre après coupure de l'alimentation la tension émise par ce thermocouple (7), et d'autre part un comparateur (19) destiné à permettre l'alimentation en gaz de l'appareil si la tension émise par le thermocouple (7) est suffisante. 1. A device for preheating and controlling the operation of a catalytic combustion device (1) comprising a housing (2) in which there is a screen or catalytic support (3) situated opposite an open face (2a) of said shoemaker (2), the latter being supplied with combustible gas, while an electrical resistance (6) is provided to heat the support at the time of ignition, characterized in that the resistance (6) is mounted in series with a thermocouple (7) and in that it comprises on the one hand a timer-reverser (12) suitable for supplying the resistance-thermocouple assembly (6-7) and transmitting after cutting the supply the voltage emitted by this thermocouple (7), and on the other hand a comparator (19) intended to allow the gas supply to the device if the voltage emitted by the thermocouple (7) is sufficient. 2. Dispositif de préchauffage suivant la revendication i, caractérisé en ce que le thermocouple (7) est constitué par une soudure entre un fil (9) de métal ou d'alliage metallique assemblé par un de ses bouts à une extrémité de la résistance (6) réalisée en un métal ou en un alliage métallique différent de celui du fil (9). 2. Preheating device according to claim i, characterized in that the thermocouple (7) consists of a weld between a wire (9) of metal or metal alloy assembled by one of its ends at one end of the resistor ( 6) made of a metal or a metal alloy different from that of the wire (9). 3. Dispositif de préchauffage suivant la revendication 2, caractérise en ce que le fil de métal (9) aboutissant au thermocouple (7) est du platine, la résistance (6) étant constituée par un alliage platine-rhodium. 3. Preheating device according to claim 2, characterized in that the metal wire (9) leading to the thermocouple (7) is platinum, the resistor (6) being constituted by a platinum-rhodium alloy. 4. Dispositif de préchauffage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le fil de métal (9) aboutissant au thermocouple (7) est un alliage de nickel et de chrome, pour une résistance (6) réalisée en un alliage chrome-nickel-aluminium. 4. Preheating device according to claim 2, characterized in that the metal wire (9) terminating at the thermocouple (7) is an alloy of nickel and chromium, for a resistor (6) made of a chromium-nickel alloy- aluminum. 5. Dispositif de préchauffage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le comparateur (19) comporte des moyens de réenclencher le temporisateur (12) si la température du support catalytique n'est pas suffisante pour l'amorçage de la réaction d'oxydation. 5. Preheating device according to claim 1, characterized in that the comparator (19) comprises means for resetting the timer (12) if the temperature of the catalytic support is not sufficient for the initiation of the oxidation reaction . 6. Dispositif de préchauffage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le comparateur (19) comporte des moyens de couper l'alimentation en gaz si la température du support (3) dépasse un seuil prédéterminé.  6. Preheating device according to claim 2, characterized in that the comparator (19) comprises means of cutting off the gas supply if the temperature of the support (3) exceeds a predetermined threshold.
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