INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Description détaillée de formes de réalisation : aomme on peut le voir sur la Fig. 1 le dispositif de l'invention comporte essentiellement les quatre éléments constitutifs suivant : a/ nn étage d'alimentation t destiné à convertir le courant continu fourni par une batterie d'accumulateurs 6 et appli quS à ses bornes d'entrée tl et 12 en un courant alternatif; un un étage d'excitation 2 monté aux bornes de sortie 13 et 14 de l'étage d'alimentation tr cet étage d'excitation 2 étant destiné à fournir un signal de commande à un étage amplificateur 4 par ses bornes de sortie 23 et 24 en réponse à un court circuit survenant entre ses bornes 25 et 26, (les bornes d'entrée de l'étage d'excitation 2 sont numérotées 21 et 22); c/ un étage de déclenchement 3 relié à une serrure 7 par sa borne 33 d'une part et disposé d'autre part par ses bornes 31 et 32 aux bornes 25 et 26 de ltGtage d'excitation 2, cet étage de déclenchement 3 ayant précisément pour objet de créer ledit court circuit en ltoccurence d'un attouchement effectué sur la serrure 7; et enfin di ledit étage d'amplification 4 recevant par ses bornes 41 et 42 le signal de commande émis par étage d'excitation 2 et destiné à servir de relais entre la batterie 6 et une charge 5 qui peut titre la charge principale ou mieux encore une charge intermédiaire constituée notamment par l'élément de commande d'un relais thermique destiné à commuter l'un des contacts de sa palette mobile sur la charge principale en l'espèce un avertisseur sonore.
Le convertisseur qui constitue l'étage d'alimentation 1 ne sera pas détaillé,' il est d'un type conventionnel maie plus particulièrement prévu pour délivrer des signaux sinusQIdaux ou tous autres signaux se caractérisant par une montée progressive de tension à chacun de ses cycles de fonctionnement. La tension de sortie de ce convertisseur devra avoir une valeur suffisante-pour provoquer l'illumina- tion d'un tube à cathode froide, plus précisemment le tube à cathode froide constitutif du relais opto-éléctronique de l'étage dtexci- tation 2.
L"étage d'excitation 2 représenté dans son détail à la fig.2 comporte, disposé entre les bornes de sortie 13 et 14 de l'étage i' alimentation 1, un circuit comprenant en série une diode 27, un tube à cathode froide 280ditwnéon et un condensateur 29. Au tube 28 est associée une cellule photo-resiatante 281 l'ensemble constituant un photocoupleur désigné par la référence 28.En présence d' un court circuit survenant entre les bornes 25 et 26 du condensateur 29, court circuit limité par la résistance limitatrrce R, le tube 280 s'illumine et s'éteint au bout d'un temps déterminé par la capacité du.condensateur 29. Cette illumination momentannée du tube 280 a'accompagne d'une diminution de la résistance de la cellule 28t. Cette diminution de résistance constitue le signal de commande délivré aux bornes 23 et 24 de l'étage d'excitation 2* Aux bornes du tube 280 ont été disposés une résistance 282 et un condensateur 283, éléments dont l'utilité sera expliquée plus loin.
L'étage de déclenchement 3 #incorpore un thyristor 34 par conséquent alimenté entre les bornes 31 et 32 par le courant continu délivré par le condensateur 29 de l'étage d'excitation 2. Le thyristor 34 qui est relié par sa gachette à la serrure 7 via la borne 33 est pourvu d'un circuit destiné à le prémunir contre les effets pertQr- bateurs dont il a été question au début.Ce circuit est constitue de deux éléments en parallèle reliant la gachette du thyristor 34 à sa cathode, à savoir un condensateur 36 et une résistance 37 r4- glable. figez L'étage d'amplification 4\incorpore un thyristor 46 alimenté positivement par sa borne 43 via la charge 5 (piu.1). Ce thyristor 46 est excité entre anode et gachette par ses bornes 41 et 42 au moyen du signal émis par la cellule 281 et délivré aux bornes 23 et 24 de l'étage d'excitation 2. Ce thyristor 46 est en outre pourvu d'un moyen secondaire d'excitation en l'espèce un ou plusieurs contacteurs disposés en série entre les bornes 44 et 45 via la résistance 47. Ces contacteura sont du type normalement fermés.Une résistance 48 disposée entre l'anode et la gachette du thyristor 46 permet de rendre ce thyristor 46 conducteur l-orsque les contacteurs ont leurs contacts ouverts. On a représenté en 49 un contacteur seulement en vue d'une illustration.
La coupure automatique du circuit d'alimentation du thyristor 46 au bout d'un temps donné peut se faire au moyen de relais éléctromagnétiques temporisés ou de préférence comme le prévoit la présente demande en constituant la charge 5 qui est disposée en série dans cette alimentation, par un relais thermique ainsi qu'il est représenté à la Figes. Comme l montre cette fig., l'élément résistif 51 du relais thermique 5 constitue la charge dite intermédiaire du dispositif de l'invention. Cet élément résistif 51 est alimenté par la batterie 6 par l'intermédiaire de l'un des contacts 531 de la palette mobile 53 du relais thermique 5 et du contact fixe52 solidaire de cet élément résistif 51.Quant à la charge principale constituée par un avertisseur sonore 9 cette charge principale est disposée entre un second contact fixe 54 et le pôle négatif de la batterie 6.
Les contacts 52 et 531 constituent des contacts repos, tandis-que le contact 54 et le contact 532 de la palette mobile constituent des contacts-travail. A l'état dit de repos le courant circule dans l'élément résistif 51 et se referme à travers le thyristor 46 de I' lestage 4 ici non représenté dans son détail. lorsque la chaleur produite par le courant circulant dans l'élément résistif 51 a atteint un seuil determiné une déformation des contacts se produit et le contact 532 touchant le contact 54, l'avertisseur 9 se trouve ali ment4. Dè cet instant le courant ne circule plus dans l'élément 51 et le courant anodique du thyristor 46 est supprimé. lorsque l'été ment 51 s'est refroidi le relais thermique revient dans son état initial et le dispositif est de nouveau disponible pour un nouveau cycle de fonctionnement.
Bien entendu un avertisseur sonore ou lumineux ou une combinaison des deux peut être disposé aux bornes de l'élément résistif 51.
Les trois polluants principaux sont les hydrocarbures, l'oxyde de carbone et les oxydes -d'azote. L'intérêt manifesté par l'industrie a l'égard de cette méthode à trois constituante ne s'est développé sensiblement que depuis le début de années soixante-dix et la première mention de résultat de laboratoire satisfaisants apparut, @emble-t-il, dans un rapport présent par T.V. de Palma au Congrè@ Interpétrole de tome, en Italie, le 24 Juin 1971.Les travaux ainsi mentionnés et les travaux qui ont suivi ont tous utilisé des catalyseurs de configuration classique (bien que pas nécessairement de matière classique). Par une coïncidence extraordinaire, les calculs et les résultats pratiques ont montré que les trois constituants sont le plus vraisemblablement susceptibles d'être réduits simultanément aux rapports de mélange carburant/air de --14,5 à 1, en d'autres termes aux mélanges stoichiométriques, ceux qui produisent le travail ou la puissance d'ensemble optima à partir de la combustion d'une quantité donnée de carburant.
La signification de ceci en termes pratiques et commerciaux est mentionnée dans le chapitre 1, mais elle peut être résumée comme voulant dire qu'il n'est nécessaire ni d'apporter des siodîfications au processus de la combustion, ni d'apporter des additions au processus de réaction de l'échappement. Ceci signifie que virtuellement tous les dispositifs gros consommateurs de puissance et/ou coûteux cotinie un complément d'air, -la recirculation des gaz d'échappement, des modifications du calage de l'allumage par rapport au calage optimum, l'enrichissement ou l'apauvrissement du mélange, etc., pourraient être éliminés si la méthode à trois composants de traitement des gaz d'échappement était appliquée avec succès.En termes brefs et très simples, le processus à trois composants fonctionne de la manière suivante: tout d'abord, les hydrocarbures réagissent avec l'oxygène normalement présent dans les gaz d'échappement puisqu il s'agit ici de l'oxydation la plus facilement formée.
Ensuite, l'oxyde de carbone s'unit avec l'oxygène restant pour former de l'acide carbonique. Toutefois, on n'a pas ainsi disposé de la totalité de l'oxyde de carbone, car il en reste environ la moitié et cette quantité devient suffisamment 'avide d'oxygène' pour attaquer les oxydes d'azote, se transformant en acide carbonique, laissant l'azote et les autres cornposés.
Les premiers résultats, bien qu'ils eussent été satisfaisants dans les conditions de laboratoire, n'étaient pas pratiques commercialement du fait de la sensibilité extrême du catalyseur et du degré excessif de régulation du mélange nécessaire.
Bien que les techniques de régulation du mélange aient été grandement améliorées dans la période intermédiaire et que les catalyseurs soient devenus plur tolérants, coci constitue toujours un problème fondamantal avec la methode catalytique pure.
La prenent systame ollre des avantages par rapport aux systèmes antérieurs en ce aens que son tonetionnement est ortenté thermiquement et qu'il contiont de la matiere tilamanteuse, L'enerassement et l'ampolnonnement des catalysaure cia@@i- quen ne tonatitue pium un probleme et la toleiante de l'invention aux imjput@t@@ pant reprénenter un avantage.Le processue à trois composants dapand d'un reglage reitique des mélanges de carburant; lorsque le mélange devient déséquilibre, on rencontre un excen ou un manque de l'un des constituants et, ainsi, les reparlions ne sont pas dquilibrdes, laissant les polluants encore 'non réagis'. Généralement, ceci implique quelque forme de privation, ctest-h-dlre qu'il ne reste pan de matière avec laquelle un polluant puisse réagir.Les quantité de polluants 'non réagis' sont généralement très faibles et, à cause de la situation de 'privation', auraient tendance à réagir avec d'autres matières présentes. Ainsi, la présente invention, qui est tolérante aux impuretés et qui comporterait des traces significatives d'impuretés oti de matière secondaire, tendra à être mieux appropriée pour la méthode à trois composants que de nombreux systèmes courants.
Un autre avantage très important de la présente invention réside dans le fait qu'elle applique la méthode à trois composants en utilisant des moyens essentiellement thermiques, contrairement aux autres systèmes à trois composants connus qui appliquent tous une méthode sensiblement catalytique. Des trois réactions principales, la réaction entre l'oxyde de carbone et les oxydes d'azote est la plus difficile à obtenir. Traditionnellement, l'élimination des NOx a présenté les plus grandes difficultés dans presque tous les systèmes anti-pollution, fondamentalement du fait du peu d'empressement relatif des NOx à réagir avec les autres substances.Ceci a entraîné l'emploi largement répandu dans l'industrie de catalyseurs puissants et a constitué la raison à la base de l'emploi de métaux nobles coûteux comme le palladium, etc, Cette réaction est également celle qui exige le plus d'assistance dans la méthode à trois composants. Toutefois, les deux types chimiques impliqués ici, le CO et le NOx, changent leurs caractéristiques de manière marquée avec un accroissement de la température. Aux températures ambiantes de la présente invention, leur comportement est différent de ce qu'il est dans les systèmes catalytiques courants, qui peuvent être jusqu'à 700 C plus froids. Les oxydes d'azote (une famille de composés ayant largement des caractéristiques comparables) deviennent instables à haute température, ayant tendance à se décomposer en leurs éléments constituants et à former de nouvelles réactions. L'oxyde de carbone devient extrêmement avide d'oxygène avec un accroissement de la température et formera beaucoup plus aisément la réaction voulue avec les NOx moins stables.
L'effet sur res caractéristiques chimiques et sur la stabilité est, ici aussi, grossièrement logarithmiquement proportionnel à l'accroissement de la température.
En d'autres termes, l'un des avantages principaux de l'invention réside dans le fait que le processus à trois composants a lieu dans un milieu à haute température.
L'auteur pense que cette méthode offre la meilleure méthode à long terme pour le traitement du polluant le plus difficile, oxyde d'azote NOx.
Les premières tentatives de résolution des problèmes d'émission de gaz d'échappement ont appliqué une méthode thermique du fait de ses nombreux avantages inhérents.
Les travaux furent progressivement abandonnés à cause des grandes difficultés de la situation de la mise en marche à froid. Pour être efficaces, les réacteurs devaient être chauds; le réchauffement exigeait un temps considérable pendant lequel était émis un niveau de polluants inacceptable. Cette question est décrite plus en détail au chapitre un.
C'est pour résoudre ce problème classique que la méthode de mise en marche à froid de la présente invention a été mise au point. Un réacteur a inévitablement une masse considérable, si bien que des efforts furent effectués pour concevoir un système dans lequel au moins les parties actives effectives du réacteur atteignaient la température voulue, plutôt que l'ensemble complet, y compris les parties n'affectant pas le processus de réaction. Les surfaces de la présente invention constituent ses parties actives effectives qui comprennent également totalement la garniture intérieure du logement, consistant en matière isolante, et la matière filamenteuse aménagée intérieurement.La matière isolante, comme la céramique, a une faible conductivité et, par conséquent, ne transmettra pas une quantité sensible de chaleur de l'intérieur de la chambre et n' exigera pas beaucoup de chaleur induite pour chauffer les molécules de la surface à la température ambiante interne. (Du fait de la basse conductivité, les molécules de la surface ne conduisent pas aisément la chaleur aux molécules adjacentes disposées plus vers l'intérieur).
C'est pour cette raison importante que le volume de réaction de l'invention est directement enfermé par le matière isolante. La matière filamenteuse intérieure @ assentiallement und faible mass et une faible aurfare en extension (contrairement aux chambres interioures ou aux chicanes plus lourdes de certnins réncteurs ciassi que.). Comme on Le verra décrit plus en détail aux chapitrez cinq et neuf, la matiez filamenteuse peut être constituée par une grande variez de matières, y compris par exemple, les mfsstnux et les céramiques. Si des métaux ont utilisés, leur conductivité assure que la chaleur sera absorbée dans le chauffage de leur masse entière, tandis que, dans le cas des céramiques, pour les raisons mentionnées à propos du logement, très peu de chaleur serait absorbée pour amener les températurcs de la surface aux niveaux requis.Il est important de souligner que les surfaces chauffées du réacteur constituent ses parties actives effectives et que, par conséquent, seules les surfaces ont besoin de se réchauffer rapidement.
C'est pour utiliser lu chaleur déjà disponible à partir du proressus de combustion (plutôt que de la chaleur fournie intentionnellement pour la mise en marche à froid) que la sortie de gaz de la chambre est au moins partiellement fermée après le commencement de allumage Les calculs ont montré que, à la condition que tous lus gaz nouvellement produits par l'allumage pussont être tetenus dans la chambre, ses surfaces actives atteindront de. températures dc 7O0C entre cinq et einquenle cycle après le commencoment de l'allumage, solon le type de moteur, le degré dc conductivité de la matière filamenteuse, la présence ou l'absence d'un isolement i la lumiare d'achappement, are. @l a été suppené que le volumn de ré@ction tetal étalt cnvlron du double de la cylindrée du moteur et que grossièrement 500 grammes de matière filamenteuse étaient utilisés pour chaque total de deux litres de cylindré. du moteur.Aux régime de ralenti de 1200 tr/mn, un moteur à quatre tes aurait, selon ce qui précède, une période de réchauffement située entre une demi- seconde et cinq secondes. Un facteur contribuant u l'élévation de la teispérature réside dans le fait que les gaz sont maintenus sous pression, cette pression contribuant rapidement apporter quelque charge aux pintons et permettant ainsi au moteur et particulièrement aux volume de combustion de se réchauffer plus tête.
Dans une incorporation préférée, la sortie des gaz du réacteur est ferée on mise en marche à froid par des moyens mécaniques ou automatiques après le comencement de l'allumage et Juste avant que les gaz d'échappement nouvellement produits par l'allumage atteignent les moyens de fermeture, moment qui, dans le cas des moteurs à quatre temps, se situera entre deux et cinq cycles après le commencement de l'allumage, selon le volume du réacteur, etc. Ceci permet aux gaz résiduels d'être chassés et assure que toute l'énergie thermique produite par le processus de combustion et contenue dans les gaz d'éehappement aux lumières se trouve utilisée entièrement pour chauffer les surfaces actives-de l'invention et en entraîne le réchauffement rapide.Les gaz emprisonnés nouvellement produits par l'allumage réagissent de la manière voulue, mais plus lentement qu'ils le feraient aux températures de fonctionnement normales. Le fait qu'ils demeurent plus longtemps en contact avec les surfaces du reacteur qu'ils le font dans les conditions de haute température du fonctionnement normal compense leur lent régime de réaction et assure que les premiers gaz se trouvent largement exempts de polluants lorsqu'ils quittent le réacteur. Cette caracteristique est importante dans les cas où l'objet de l'invention a été monté sur un véhicule cherchant à respecter les règlements anti-pollution des Etats Unis, dont des sections importantes sont mises em vigueur par des essais de mise en marche à froid. Les critères de ces essais n'ont pas toujours été aisément satisfaits par les autres systèmes, particulièrement par certains réacteurs thermiques, mais la présente invention offre l'avantage unique de produire des émissions nulles, en fait de ne produire aucun gaz d'échappement pendant la mise en marche à froid. C'est là une caractéristique extrêmement impor tante de grande utilité sociale.
L'enceinte tubulaire 5 montée à l'intérieur de l'habillage 1 est isolée thermiquement sur toutes ses faces à l'aide d'une isolation 57. Un magnétron 6 est disposé sous l'enceinte tubulaire 5 et connecté à l'enceinte de cuisson 51 par l'intermédiaire d'un guide d'ondes 61. Un disque 54 recouvre des ouvertures d'entrée 62 ménagées dans l'enceinte de cuisson 51.
La fig. 2 montre comment l'enceinte tubulaire 5 est chauffée et reçoit l'énergie à micro-ondes. Le guide d'ondes 61 qui relie le magnétron 6 à l'enceinte de cuisson 51 présente une forme en Y. L'énergie à micro-ondes entre par les portions tronconiques 62 du guide d'ondes et à travers des ouvertures 53 prévues dans la paroi arrière de l'enveloppe 5,dans l'enceinte de cuisson 51. Dans cette enceinte, cette énergie est répartie par réflexion sur les parois latérales et parvient à l'aliment à faire cuire qui est disposé sur une grille montée à une certaine distance du rond. En particulier dans des appareils industriels, il est possible de prévoir un deuxième magnétron. La disposition de l'entrée d'énergie peut également être réalisée latéralement en fonction des données constructives.Ainsi, il est possible d'obtenir une commutation de plusieurs échelons d'énergie pour le chauffage par micro-ondes.
Un dispositif de chauffage 72 est glissé en dessous de 1'en- veloppe tubulaire 5. Le dispositif de chauffage supérieur 73 est confondu avec le corps chauffant 74 du gril. Les éléments chauffants pour le chauffage complémentaire peuvent être commutés par échélons.
Un dispositif de chauffage périphérique 71 disposé autour de l'enveloppe tubulaire 5 est prévu dans la zone périphérique de la porte 2 qui est isolée thermiquement vis à vis des températures élevées. Ce dispositif de chauffage 71 permet de compenser les pertes thermiques relativement élevées qui se produisent au cours du nettoyage par pyrolyse dans cette zone.
Les divers dispositifs de chauffage peuvent être mis en marche individuellement et ensemble et réglés par échelons.
En particulier pendant l'auto-nettoyage par pyrolyse à une température supérieure à 4750C dans l'enceinte de cuisson, des températures relativement élevées sont engendrées autour de l'enveloppe tubulaire 5 revêtue de l'isolation 57, températures auxquelles d'autres appareillages ne doivent pas être exposés. Par conséquent, l'air qui est envoyé dans l'enceinte de cuisson 51 doit être évacué pendant ce nettoyage. A cet effet, un ventilateur 14 est disposé dans la chambre 15 qui se trouve au-dessus de l'enveloppe tubulaire 5.
Ce ventilateur aspire l'air qui se trouve entre l'habillage 1 et l'enveloppe tubulaire 5 et dans l'enceinte de cuisson 51 à travers le canal d'évacuation 11 qui est fixé à la plaque supérieure 16 de l'habillage pour ltenvoyer vers l'extérieur à travers les grilles d'aération 4.
Les gaz de combustion qui sont engendrés au cours du nettoyage par pyrolyse sont soumis à une postscombustion dans un catalyseur 55 qui est monté dans le circuit que lton vient de décrire.
Une tubulure d'évacuation 56 est montée sur ce catalyseur et traverse une isolation supplémentaire (non représentée), l'extrémité de cette tubulure d'évacuation étant disposée en opposition par rapport à l'ouverture d'aspiration du ventilateur 14. Cette extrémité débouche dans la chambre 15 qui est située entre le canal d'évacuation 11 et l'enveloppe tubulaire 5. Un papillon est prévu à l'ex- trématé de la tubulure d'évacuation pour permettre le réglage de la quantité d'air à évacuer en fonction de la différence de pression du ventilateur et les données constructives particulières.
Au cours du nettoyage par pyrolyse, la porte 2 est verrouillée par lt-intermédiaire d'un dispositif de verrouillage sensible à la température. Ainsi, la porte 2 ne peut être ouverte qu'd partir du moment où la température est descendue en dessous de 2750C.
Les fig. 3 et 4 montrent plus spécialement la construction de la porte 2 du four. Une telle porte doit être à la fois isolante vis-à-vis des températures élevées, mais également étanche aux micro-ondes. Un joint 201 qui est disposé dans la zone périphérique d'appui de la porte est prévu pour assurer l'étanchéité vis-à-vis de l'air chaud qui serait éventuellement susceptible de sortir.
La porte 2 proprement dite est formée par une tôle intermédiaire 24 à laquelle est fixé un embouti extérieur 25 de la porte, et par un embouti intérieur 26 de la porte fixé également à cette tôle. L'espace se trouvant entre l'embouti extérieur 25 et la tôle intermédiaire 24 est rempli d'une isolation. A l'extérieur, la totalité de la face frontale de la porte est recouverte d'une plaque en verre 23 qui est transparente dans la zone de la fenêtre d'inspection 22.
Un masque perforé 261 est fixé sur ltembouti intérieur 25 de la porte devant la fenêtre d'inspection 22, les trous 262 de ce masque présentant un diamètre empêchant le passage des micro-ondes utilisées. Au bord extérieur 263 de cet embouti intérieur de la porte sont ménagées des encoches 264 à une distance les unes des autres égale à un quart de longueur d'onde. Dans cette même zone, un piège électrique à un quart de longueur d'onde est prévu de façon connue en soi pour empêcher la sortie des micro-ondes à travers la fente ménagée entre la porte et l'enveloppe tubulaire 5.
Une plaque de verre intérieure 221 qui est maintenue côté intérieur par des pattes de maintien est disposée contre un joint d'é- tanchéité 202 disposé dans une rainure prévue aux bords du masque perforé 261. De préférence, cette plaque est réalisée en un verre résistant aux très hautes températures qui ne réfléchit pas les rayonnements thermiques. Les deux autres plaques en verre 222 et 223 sont revetues d'une couche réfléchissant les rayonnements thermiques.