Brevet FR2791419A1 — publié le 20000929

La présente invention concerne un équipement du type tunnel, d'émission surfacique d'un rayonnement infra-rouge, tel qu'utilisé par exemple pour sécher et/ou polymériser des peintures, mastics, vernis, colles, etc...., ou préchauffer une matière plastique avant thermoformage. Plus précisément, I'invention s'adresse aux équipements précités, comprenant une paroi isolée thermiquement et formant un tunnel allongé selon une direction de séjour ou passage d'au moins un objet à traiter avec ledit rayonnement infra-rouge. Ces équipements comportent en général une pluralité de dispositifs unitaires ou modules d'émission surfacique, disposés chacun par rapport à et dans la paroi isolée thermiquement, en sorte que leurs faces respectives émettant le rayonnement infra-rouge soient dirigées vers l'intérieur du tunnel. Chaque dispositif d'émission surfacique comprend un foyer de combustion catalytique comportant une paroi de combustion catalytique, en matériau réfractaire, perméable selon son épaisseur, adaptée pour le passage d'un mélange à brûler (gaz combustible, par exemple gaz naturel, plus gaz comburant, par exemple air), de sa face amont à sa face aval émettant ledit rayonnement infra-rouge et évacuant les fumées de combustion. La surface développée interne de la paroi de combustion catalytique est revêtue par une matière catalytique de combustion, par exemple platine et/ou palladium. Le foyer de combustion comprend une chambre amont alimentée d'un côté en mélange à brûler, et fermée de l'autre côté par la paroi de combustion catalytique. Pour un équipement ou tunnel tel que précédemment défini, la présente invention a pour objet différentes dispositions coopérant les unes avec les autres, en vue de récupérer et consommer au moins une partie importante de la chaleur résiduelle présente dans les fumées de combustion des différents dispositifs unitaires avec foyers de combustion catalytique. Selon la présente invention, en combinaison: - chaque dispositif unitaire d'émission surfacique comprend un boîtier disposé dans la paroi isolée thermiquement, dans lequel le foyer de combustion catalytique est disposé au moins pour partie, et dans lequel est ménagée une fenêtre au regard de la face aval de la paroi de combustion catalytique. - une pluralité de vitres en matériau céramique et transparent, sont montées, ou dans les boîtiers des dispositifs unitaires d'émission surfacique respectivement, ou dans la paroi isolée thermiquement de l'équipement, en sorte de ménager avec les différents foyers de combustion catalytique respectivement une pluralité de circuits d'évacuation des gaz brûlés, sortant par la face aval des dispositifs unitaires respectivement - et la paroi de l'équipement, isolée thermiquement, comprend une tôle métallique d'émission surfacique secondaire, directement en échange de chaleur, notamment par rayonnement, avec le tunnel; cette tôle forme avec le reste de la paroi isolée thermiquement, un canal de circulation à plat des gaz brûlés, communiquant d'un côté avec les circuits d'évacuation des gaz brûlés d'au moins une partie des dispositifs unitaires, et d'un autre côté avec au moins un conduit de sortie des gaz brûlés à l'extérieur de la paroi isolée thermiquement. Grâce à ces dispositions, le ou les objets à traiter, séjournant ou circulant dans le tunnel, reçoivent un rayonnement thermique secondaire, s'ajoutant au rayonnement principal infra-rouge. La présente invention est maintenant décrite par référence au dessin annexé, dans lequel: - la Figure 1 représente, en coupe et de manière schématique, un dispositif unitaire d'émission surfacique, avec un foyer de combustion catalytique, mis en oeuvre par la présente invention - la Figure 2 représente, de manière schématique et en coupe transversale, un équipement d'émission surfacique d'un rayonnement infra- rouge, conforme à un premier mode d'exécution de l'invention, et intégrant ou comprenant une pluralité de dispositifs unitaires conformes à la Figure 1. - La Figure 3 représente, toujours de manière schématique et en coupe transversale, un équipement selon un deuxième mode d'exécution de l'invention - La Figure 4 représente, toujours en coupe et de manière schématique, un équipement selon un troisième mode d'exécution de l'invention. Selon un premier mode d'exécution de l'invention, on met en oeuvre une pluralité ou multiplicité de dispositifs unitaires 1 d'émission surfacique, conformes à la représentation de la Figure 1. Conformément à la figure 1, un dispositif 1 d'émission surfacique d'un rayonnement infra-rouge, comprend pour l'essentiel un foyer 2 de combustion catalytique, un moyen 32 de formation ou obtention du mélange à brûler, et un boîtier 21 dans lequel le foyer de combustion 2 est disposé au moins pour partie. Le foyer de combustion 2 est organisé et construit autour de trois parois, 3,6 et 8, identiques ou non, ayant par exemple une forme rectangulaire, en matériau réfractaire, perméables selon leur épaisseur, et adaptées chacune pour le passage du mélange à brûler 4, de leur face amont à leur face aval, selon le sens de circulation dudit mélange à brûler. Ces trois parois, 3,6 et 8, sont constituées chacune par une galette de matériau céramique réfractaire, par exemple en cordiérite, traversée de sa face amont à sa face aval, toujours selon le sens de passage du mélange à brûler 4, par une multiplicité de canaux 10 parallèles; à titre d'exemple, il s'agit d'une galette en matériau du type "nid d'abeille", tel que vendu par différents fabricants, comme CORNING sous la dénomination CELCOR, et utilisé par exemple dans les pots de combustion catalytique de gaz d'échappement de moteurs thermiques. De l'amont vers l'aval, par rapport au sens de circulation du mélange à brûler 4, ces parois sont successivement: - une paroi 3 de combustion catalytique du mélange à brûler 4, dont la surface développée interne est revêtue par une matière catalytique de combustion, par exemple un dépôt en mélange de platine et de palladium, sur le matériau réfractaire de ladite paroi 3 de combustion catalytique, par l'intermédiaire ou non d'une couche ou revêtement d'un autre matériau minéral à grande surface développée, par exemple en alumine. - une paroi d'échange thermique 6, disposée en amont et en vis à vis de la paroi 3 de combustion catalytique - et une paroi 8 d'isolation thermique, disposée à distance, en amont et en vis à vis de la paroi d'échange thermique 6. Ces trois parois, 3, 6 et 8, superposées et alignées selon l'axe 4 du dispositif, sont montées transversalement 2 par rapport audit foyer, et précisément par rapport à sa chemise intérieure 16, réfractaire et isolante, par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 17, entre la tranche périphérique de chaque paroi ou galette 3, 6 ou 8, et ladite chemise 16. Le foyer de combustion 2 est disposé au moins pour partie, sinon en totalité, dans un boîtier 21, ménageant au moins une fenêtre 22 au regard de la face aval 3b de la paroi 3 de combustion catalytique, au travers de laquelle le rayonnement infra-rouge est émis à partir de la face aval 3b de la paroi 3. Le boîtier 21 comprend un corps 18 fermé par un couvercle 19, monté en regard d'une cloison 13, parallèle aux parois 6, 8 et 10, elles- mêmes parallèles entre elles. Une multiplicité de passages 15 de détente du mélange à brûler 4 sont disposés dans cette cloison 13, séparant d'un côté, c'est à dire du côté amont, une chambre 12 de distribution du mélange à brûler 4, et de l'autre côté, c'est à dire du côté aval, une chambre dite amont 5, par rapport à la paroi 3 de combustion catalytique, toujours selon le sens de circulation du mélange à brûler 4. La chambre amont 5 est alimentée d'un côté, à partir de la cloison 13 de détente, en mélange à brûler, et est fermée de l'autre côté par la paroi 3 de combustion catalytique. La paroi d'échange thermique 6, disposée en amont et en vis à vis de la paroi 3 de combustion catalytique, reçoit en fonctionnement par sa face aval 6b au moins la majeure partie de la chaleur rayonnée par la face amont 3a de la paroi 3 de combustion catalytique, au travers de laquelle circule le mélange à brûler, et au sein de laquelle s'effectue la combustion catalytique dudit mélange. Cette paroi 6 d'échange thermique est disposée seulement dans la chambre amont 5, et détermine avec la paroi 3 de combustion catalytique un interstice 7 intercalaire, séparé du reste de la chambre amont 5 par cette paroi d'échange thermique 6. La paroi d'isolation thermique 8 est disposée en amont et en vis à vis de la paroi 6 d'échange thermique, toujours transversalement dans la chambre amont 5, pour déterminer avec la paroi 6 un interstice intermédiaire 9, séparé du reste de la chambre amont 5 par cette paroi d'isolation thermique 8. Un diffuseur 11 du mélange à brûler 4 est disposé transversalement dans l'interstice intermédiaire 9. Ce diffuseur comprend une feuille perméable au mélange à brûler, en matériau réfractaire, par exemple papier ou mousse céramique. La paroi d'isolation thermique 8 et le diffuseur 11 peuvent être un seul et même composant, par exemple une paroi en mousse céramique, accolée ou non à la paroi 6 d'échange thermique. Comme le montre bien la figure 1, la paroi 6 d'échange thermique et la paroi 8 d'isolation thermique ont pratiquement la même surface que la surface aval 3b, rayonnante de la paroi 3 de combustion catalytique, c'est à dire que la surface utile de cette dernière. La paroi 6 d'échange thermique a le cas échéant une épaisseur supérieure à celle des parois 3 et 8, en fonction du degré de réchauffement recherché pour le mélange à brûler, avant sa combustion ou oxydation catalytique. Une vitre 23 en matériau céramique et transparent ferme, de manière étanche, une fenêtre 22 du boîtier 21, au regard de la face aval 3b de la paroi 3 de combustion catalytique. Ce boîtier 21 avec sa fenêtre 22 fermée par la vitre 23 ménage avec le foyer de combustion 2 un circuit 24 d'évacuation des gaz brûlés, sortant par la face aval 3b de la paroi 3 de combustion catalytique. Le boîtier 21 comporte un chemisage extérieur 27, en matériau isolant et réfractaire, ménageant avec la chemise 16 du foyer de combustion 2, un interstice annulaire dans lequel les gaz brûlés 25 circulent à contre courant du sens de passage du mélange à brûler 4. Le circuit 24 d'évacuation des gaz brûlés est agencé pour évacuer ces derniers transversalement par rapport à la direction de passage du mélange à brûler 4, à travers un passage dans le chemisage réfractaire 27, communiquant d'un côté avec l'interstice annulaire 24 entre chemise 16 et chemisage 27, et l'extérieur. Conformément à la Figure 2, l'équipement 60 proprement dit, d'émission surfacique d'un rayonnement infra-rouge, comprend une paroi 62 isolée thermiquement, formant un tunnel allongé 63 selon une direction de séjour ou circulation 61 d'au moins un objet à traiter avec le rayonnement infra-rouge. Une pluralité de dispositifs unitaires 1, tels que décrits précédemment par référence à la Figure 1, sont disposés chacun par rapport à et dans la paroi 62 isolée thermiquement, en sorte que leurs faces aval 3b respectives émettent un rayonnement infra-rouge élémentaire, dirigé vers l'intérieur du tunnel 63. La paroi 62 isolée thermiquement comprend une tôle métallique 64 d'émission surfacique secondaire, directement en échange de chaleur (notamment par rayonnement) avec le tunnel 63. Cette tôle métallique 64 forme avec le reste de la paroi 62 un canal 65 de circulation à plat des gaz brûlés 25, communiquant d'un côté avec les circuits 24 d'évacuation des gaz brûlés 25 d'au moins une partie, sinon la totalité des dispositifs unitaires 1, et d'un autre côté, avec au moins un, sinon une pluralité, en nombre identique à celle des dispositifs 1, de conduits 66 de sortie des gaz brûlés 25 à l'extérieur de la paroi 62 isolée thermiquement. La paroi 62 isolée thermiquement comprend deux tôles métalliques 64 et 67, dont la tôle 64 précitée d'émission surfacique secondaire. Ces tôles sont entretoisées par les boîtiers 21 des dispositifs unitaires 1 respectivement, et une garniture isolante 68 thermique est disposée entre les deux tôles 64 et 67, et ménage avec la tôle d'émission surfacique 64 le canal 65 de circulation à plat des gaz brûlés 25. Comme le montre bien la Figure 2, deux dispositifs unitaires 1 consécutifs sont séparés par un segment 65a du canal 65 de circulation à plat des gaz brûlés 25. Un tel segment communique de part et d'autre avec les circuits d'évacuation 24 des mêmes gaz brûlés 25 des deux dispositifs unitaires 1 consécutifs respectivement, et communique aussi à une autre extrémité avec un conduit commun 66 de sortie des gaz brûlés 25. Comme le montre bien la Figure 1, le circuit 24 d'évacuation des gaz brûlés de chaque dispositif unitaire 1 est agencé pour évacuer ces derniers, transversalement par rapport à la direction de passage du mélange à brûler 4, de part et d'autre du boîtier 21, dans le canal 65 de circulation à plat des gaz brûlés. Comme le montrent bien, en combinaison, les Figures 1 et 2, la pluralité de vitres 23 ferment les fenêtres 22, ménagées dans les boîtiers 21 des dispositifs unitaires 1 respectivement, pour ménager dans chacun, et pour partie, les différents circuits 24 d'évacuation des gaz brûlés 25, communiquant avec le canal 65 de circulation à plat de ces derniers. L'équipement représenté à la Figure 3, conforme à un deuxième mode d'exécution de l'invention 10, diffère de celui décrit par référence aux Figures 1 et 2, par le fait que la pluralité de vitres 23 sont disposées dans la paroi 62 isolée thermiquement. A cette fin, la pluralité des vitres 23 ferment des ouvertures, ménagées dans la tôle 64 d'émission surfacique, en face respectivement des faces aval 3b des dispositifs unitaires 1, en assurant ainsi une continuité d'écoulement des gaz de combustion entre le canal de circulation à plat 65, et les circuits 24 d'évacuation des dispositifs unitaires 1 respectivement. Le tunnel 60 ou équipement conforme à la Figure 4 diffère de celui décrit par référence à la Figure 3, en ce qu'il comprend un distributeur 70 du mélange à brûler 4, vers les différents dispositifs unitaires 1 respectivement, et un collecteur 71 des gaz brûlés 25 des différents conduits d'évacuation 66 desdits gaz. Un échangeur 72 de chaleur entre les gaz brûlés 25 collectés et le mélange à brûler 4 distribué, est également disposé à la sortie du tunnel 60. Et au moins une partie 73 du flux d'air résiduel évacué, pouvant comprendre des composés organiques volatils (COV), est mélangé au mélange à brûler 4 distribué. Cette dernière disposition permet en particulier, d'une part de disposer de la chaleur résiduelle des gaz brûlés pour maintenir chaudes les différentes parois de combustion catalytique 3 des différents dispositifs unitaires, et d'autre part de brûler les COV dans les dispositifs unitaires 1, ce qui permet au passage une dépollution des gaz résiduels. REVENDICATIONS 1 - Equipement (60) d'émission surfacique d'un rayonnement infra-rouge, comprenant une paroi (62) isolée thermiquement formant un tunnel (63) allongé selon une direction de séjour (61) d'au moins un objet à traiter avec ledit rayonnement infra-rouge, ainsi qu'une pluralité de dispositifs unitaires (1)d'émission surfacique, disposés chacun par rapport à et dans la paroi (62) isolée thermiquement, en sorte que leur face (3b) émettant le rayonnement infra-rouge soit dirigée vers l'intérieur du tunnel (63), chaque dispositif (1) d'émission surfacique comprenant un foyer de combustion (2) catalytique comportant une paroi (3) de combustion catalytique, en matériau réfractaire, perméable selon son épaisseur, adaptée pour le passage d'un mélange à brûler (4) (gaz combustible (30) plus gaz comburant (31), par exemple air), de sa face amont (3a), à sa face aval (3b) émettant ledit rayonnement infra-rouge et évacuant les fumées de combustion (25), caractérisé en ce que, en combinaison: - Chaque dispositif (1) unitaire d'émission surfacique comprend un boîtier (21) disposé dans la paroi (62) isolée thermiquement, dans lequel le foyer (2) de combustion catalytique est disposé au moins pour partie, et dans lequel est ménagée une fenêtre (22) au regard de la face aval (30) de la paroi (3) de combustion catalytique. - Une pluralité de vitres (23) en matériau céramique et transparent sont montées, ou dans les boîtiers (21) des dispositifs unitaires (1) d'émission surfacique respectivement, ou dans la paroi isolée thermiquement, en sorte de ménager avec les différents foyers (2) de combustion catalytique respectivement une pluralité de circuits (24) d'évacuation des gaz brûlés (25) sortant par la face aval (3b) des dispositifs unitaires (1) respectivement, - La paroi (62) isolée thermiquement comprend une tôle (64) métallique d'émission surfacique secondaire, directement en échange de chaleur avec le tunnel (63), formant avec le reste de la paroi (62) un canal (65)de circulation à plat des gaz brûlés (25), communiquant d'un côté avec les circuits (24) d'évacuation des gaz brûlés (25) d'au moins une partie des dispositifs unitaires (1), et d'un autre côté avec au moins un conduit de sortie (66) des gaz brûlés (25) à l'extérieur de la paroi (62) isolée thermiquement. 2 - Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi (62) isolée thermiquement comprend deux tôles métalliques, dont la tôle (64) d'émission surfacique secondaire, entretoisées par les boîtiers (21) des dispositifs unitaires (1) respectivement, et une garniture isolante (68) disposée entre les deux tôles, et ménageant avec la tôle d'émission surfacique le canal (65) de circulation à plat des gaz brûlés (25). 3 - Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux dispositifs unitaires (1) consécutifs sont séparés par un segment (65a) du canal (65) de circulation à plat des gaz brûlés (25), communiquant de part et d'autre avec les circuits d'évacuation (24) des mêmes gaz brûlés (25) des deux dispositifs unitaires (1) consécutifs respectivement, et communiquant aussi avec un conduit commun (66) de sortie des gaz brûlés (25) 4 - Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit (24) d'évacuation des gaz brûlés de chaque dispositif unitaire (1) est agencé pour évacuer ces derniers, transversalement par rapport à la direction de passage du mélange à brûler (4), de part et d'autre du boîtier (21), dans le canal (65) de circulation à plat des gaz brûlés. - Equipement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pluralité des vitres (23) ferment les fenêtres (22) des boîtiers (21) des dispositifs unitaires (1) respectivement, en ménageant pour partie les différents circuits (24) d'évacuation des gaz brûlés. 6 - Equipement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pluralité de vitres (23) ferment des ouvertures (64a), ménagées dans la tôle d'émission surfacique secondaire, en face respectivement des faces aval (3b) des dispositifs unitaires (1), en assurant une continuité d'écoulement des fumées (25) de combustion entre le canal (65) de circulation à plat et les circuits d'évacuation (24) des dispositifs unitaires (1) respectivement. 7 - Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un distributeur (70) du mélange à brûler (4), vers les dispositifs unitaires (1) respectivement, et un collecteur (71) des gaz brûlés (25) des différents conduits d'évacuation desdits gaz. 8 - Equipement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de chaleur (72) entre les gaz brûlés (25) collectés et le mélange à brûler (4) distribué. 9 - Equipement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins une partie (73) du flux d'air résiduel évacué du tunnel (63) est mélangé au mélange à brûler (4) distribué.