Brevet FR2664058A1 — publié le 19920103

La présente invention se rapporte à un détecteur de matières volatiles imbrûlées notamment pour appareil de chauffage ainsi qu'a un capteur destiné à mesurer la quantité de gaz combustible(s) dans une atmosphère. Tout système d'épuration des fumées et gaz de combustion nécessite une surveillance constante de la production par la combustion de matières volatiles imbrûlées. C'est le cas notamment des procédés mettant en oeuvre la postcombustion comme celle à laquelle s intéresse de façon non limitative l'invention. On dispose, actuellement, de moyens suffisants pour assurer la combustion presque totale des matières volatiles inflammables imbrûlées issues d'une combustion dans un foyer. Parmi ceux-ci, le déposant s'est intéressé plus particulièrement à la postcombustion en tant que moyen particulièrement intéressant d'épuration des gaz et fumées issus du foyer d'un appareil de chauffage notamment au bois. Selon le dispositif imaginé, la postcombustion est déclenchée dans une chambre de postcombustion attenante au foyer par une énergie extérieure, par exemple électrique, au moment de la production des imbrûlés, c'est-à-dire le plus tôt possible après le démarrage du feu. Ceci doit se produire au départ, mais aussi à chaque réactivation du feu par le rechargement en combustible, par exemple en bois. Pour offrir à l'utilisateur un fonctionnement pratique sans intervention systématique de sa part, il faut pouvoir déclencher automatiquement la postcombustion à partir d'un taux prédéterminé de gaz combustibles existant dans les émanations volatiles d'un foyer. La présente invention a pour but de proposer un détecteur et un capteur permettant de commander le déclenchement de l'ensemble de postcombustion et de mesurer la qualité de gaz combustibles. A cet effet, le détecteur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il se compose de deux thermocouples de même nature montés électriquement en opposition dont la partie sensible est plongée dans le même milieu à surveiller ou à mesurer, l'un des thermocouples étant un thermocouple de référence, 1 ' autre un thermocouple de mesure présentant une activité catalysatrice. D'importants avantages découlent du détecteur selon l'invention tels que ceux précisés ci-dessus - simplicité de fabrication des thermocouples - signal de détection net et de niveau suffisant pour son exploitation par un montage électronique : - modicité du prix de revient - facilité d'intégration du détecteur dans la chambre de postcombustion. Les caractéristiques techniques et d'autres avantages de l'invention sont consignés dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution en référence aux dessins accompagnants dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe montrant la façon de relier électriquement les thermocouples entre eux - la figure 2 est une vue agrandie en coupe longitudi nale des thermocouples - la figure 3 est une représentation simplifiée en coupe longitudinale illustrant un premier type de détecteur en forme de canne - la figure 4 est une représentation en perspective simplifiée illustrant un deuxième type de détecteur à structure traversante - la figure 5 est une représentation schématique en coupe illustrant un troisième type de détecteur placé dans une cellule. La présente invention procède de l'idée générale inventive qui consiste à former un détecteur d'imbrûlés de même nature ou un capteur de mesure à l'aide de deux thermocouples montés électriquement en opposition et disposés simultanément dans le milieu à surveiller ou à mesurer, l'un à proximité de l'autre, en vue de mesurer une teneur ou une quantité de gaz combustibles ou de commander des moyens d'épuration de l'air et notamment de déclencher la postcombustion permettant de brûler pratiquement toutes les matières volatiles imbrûlées issues de la combustion. L'un des thermocouples est le thermocouple de mesure qui présente une activité catalytique, l'autre le thermocouple de référence. Comme indiqué, l'invention se rapporte également à un capteur de mesure utilisant les deux thermocouples précédents. On décrira ci-après les caractéristiques des thermocouples utilisés et quelques exemples de réalisations du détecteur ou capteur selon l'invention. Comme indiqué, le détecteur est constitué de deux thermocouples 1 et 2 respectivement de référence et de mesure présentant individuellement à leurs bornes une tension V1 et V2. Les thermocouples sont montés électriquement en opposition. Les bornes négatives de chaque thermocouple sont, par exemple, reliées entre elles pour constituer une borne intermédiaire 3, alors que les bornes extrêmes forment les pôles du générateur résultant présentant un pôle positif 4 et un pôle négatif 5 ou inversement selon la grandeur et le signe de la différence des tensions individuelles produites U = V1 - V2. Les thermocouples utilisés sont notamment des thermocouples classiques dits de type K ou de type S. Les deux thermocouples constituant le détecteur ou le capteur sont de préférence de même nature. Selon une variante, par exemple pour les thermocouples de type S sont fabriqués de la même façon à partir d'un fil de platine et d'un fil de platinerhodium soudés par exemple à l'arc électrique en bain de mercure. Selon une variante d'exécution, le thermocouple de référence est enduit ou recouvert d'une couche réfractaire sous la forme d'une pâte réfractaire poreuse résistant aux hautes températures, par exemple une pâte composée de magnésium, d'aluminium et de silice. Par enduction, il faut comprendre toute technique permettant d'appliquer une matière ou un matériau sur un support : dépôt, pulvérisation ou toute autre technique connue. Dans ce type de thermocouple, le thermocouple de mesure 2 étant lui-même de nature catalytiqueest laissé nu. Pour des thermocouples de nature non catalytique, par exemple du type K, le thermocouple de référence peut être enduit d'un revêtement passif d'aluminium 6, le thermocouple de mesure est enduit du même revêtement passif recouvert d'une couche d'une matière catalytique 7 recouverte, le cas échéant, d'un revêtement protecteur neutre. A titre de choix de matière d'enduction, on peut citer, à titre d'exemple, certains métaux rares et leurs alliages, tels que le platine, le palladium et le rhodium et toutes les matières ou matériaux équivalents. On décrira maintenant diverses variantes du détecteur ou du capteur. En se référant à la figure 3, une première forme de réalisation du détecteur selon l'invention concerne une canne 9 formée d'une enveloppe extérieure dans laquelle sont immobilisées, prises dans un remplissage 10, par exemple de la poudre d'alumine, des gaines intérieures 11 et 12 destinées à la protection des fils de thermocouples 13 et 14 dont les parties sensibles 15 et 16 font saillie de l'extrémité avant de la canne. Les deux groupes 17 et 18de fils de connexion aboutissent chacun à un bornier 19, 20 duquel partent les fils de raccordement à une interface électrique 21. Cette extrémité de la canne est baignée dans le milieu à surveiller, c'est-à-dire dans le cas typique d'application dans le flux des gaz et fumées de combustion, notamment à l'intérieur de la chambre de postcombustion. Ce flux est matérialisé par une flèche. Une autre forme de réalisation représentée sur la figure 4 concerne deux cellules traversantes juxtaposées 22 et 23, séparées par un joint 24 de pâte réfractaire isolante. Ces cellules sont individuelles, indépendantes et traversantes pour le flux des gaz et fumées issus de la combustion dans le foyer matérialisé par une flèche. Chaque cellule est formée de préférence d'une multitude de conduits tels que 25, longitudinaux individuels et juxtaposés disposés dans la direction générale du flux selon une structure dite en nids d'abeille. Les thermocouples sont placés au sein de chaque cellule comme représenté sur la figure 4. La matière de ces cellules est de type réfractaire enduite d'un catalyseur comme dans le cas des catalyseurs d'échappement pour les véhicules automobiles. Dans une autre variante de réalisation représentée sur la figure 5, le détecteur ou le capteur comprend une cellule 26 dans laquelle sont placés les deux thermocouples, cellule protégée à l'une de ses extrémités par une grille 27. La cellule peut être ouverte ou fermée à son extrémité opposée. Les thermocouples sont montés en opposition et raccordés à l'interface électrique 21. Le sens du flux est matérialisé par une flèche. La portée de l'invention n'est pas limitée aux seuls moyens décrits en détail ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Détecteur de matières volatiles imbrûlées gazeux et capteur de mesure, caractérisé en ce qu'il se compose de deux thermocouples de même nature montés électriquement en opposition dont la partie sensible de chacun d'entre eux est plongée dans le même milieu à surveiller ou à mesurer, l'un des thermocouples étant un thermocouple de référence, l'autre un thermocouple de mesure présentant une activité catalytique. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties sensibles des deux thermocouples de référence et de mesure sont disposées à proximité l'une de l'autre. 3. Détecteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que deux thermocouples sont enduits d'une matière réfractaire et recouverts pour le thermocouple de mesure d'une couche d'une matière de catalyse et pour le thermocouple de référence d'un revêtement protecteur neutre. 4. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de catalyse est un dépôt d'un métal précieux ou rare connu comme catalyseur. 5. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de catalyse est un dépôt d'une association de métaux connus pour présenter des propriétés de catalyseur. 6. Détecteur selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que les thermocouples sont portés par une gaine formant une sonde en forme de canne, la partie sensible de ceux-ci dépassant légèrement de l'extrémité. 7. Détecteur selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque thermocouple est inclus dans une structure cellulaire catalytique traversée pour le flux des gaz et fumées de combustion, chaque structure étant indépendante et isolée de sa voisine, la cellule correspondant au thermocouple de mesure étant enduite d'un matériau catalytique. 8. Détecteur selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les extrémités des thermocouples font saillie dans un conduit traversé par les gaz et fumées de combustion. 9. Détecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il existe deux couples de thermocouples, chaque thermocouple de référence du même couple étant associé à un thermocouple de mesure.