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Dispositif de chauffage.
Cette invention concerne des éléments chauffants des- tinés à fournir rapidement une quantité limitée de chaleur pour des applications variées telles que le chauffage de conserves alimentaires, de l'eau pour rasage, les premiers secours, et similaires, le chauffage des biberons, des chaufferettes, etc....
De nombreux dispositifs ont déjà été proposés et uti- lisés à cet effet. Par exemple, on a employé des compositions réagissant avec l'eau pour dégager de la chaleur dans des bouil- lottes chimiques. Ces compositions présentent l'inconvénient d'être difficilement maintenues à l'état réactif pendant la con- servation, en particulier dans les endroits très humides ; la ra- pidité du dégagement de chaleur, ainsi que la quantité totale de cette chaleur, ne sont pas suffisantes pour de nombreuses appli- cations.
On a également employé des combustibles solides, par
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exemple des gels de nitrocellulose imprègnes d'alcool, pour chauffer de petites quantités d'eau ou d'aliments, mais ces moyens présentent également des inconvénients en ce sens que la rapidité de chauffage est encore trop faible, que l'alcool peut s'évaporer pendant la conservation, que la combustion dégage des gaz et que le combustible peut être difficile à allumer ou à maintenir allumé en campagne. Il a également été proposé d'uti- liser des cartouches ouvertes à une extrémité et contenant des compositions combustibles. Ces cartouches sont capables de fournir rapidement de la chaleur, mais certaines caractéristi- ques s'opposent à leur emploi généralisé.
Par exemple, ces car- touches ne se conservent pas sans surveillance, c'est-à-dire qu'elles peuvent subir l'action de l'humidité et, étant donné que l'air peut accéder à la composition combustible, ces cartouches deviennent plus ou moins rapidement inutilisables. De même, les cartouches ne s'adaptent pas à tous les genres de chauffages d' urgence ou en campagne, et elles sont dangereuses en ce sens que les produits de combustion, chauffés au rouge ou au blanc, peu- vent être projetés au loin et blesser des personnes ou provoquer des incendies.
Un des buts de la présente invention est de créer des éléments chauffants autogènes qui dégagent rapidement une grande quantité de chaleur, et qui sont allumés rapidement et avec cer- titude dans toutes les conditions, quelle que soit la durée de la conservation; ces éléments sont par ailleurs autonomes et ne pro- jettent pas de produits de combustion; ils peuvent être utilisés sans aucun danger et fonctionnent parfaitement ; ils peuvent servir à toutes les applications exigeant des quantités limitées de cha- leur, par exemple pour les usages domestiques, en campagne, pour des cas d'urgence, etc...;
ils sont faciles à fabriquer et peu coûteux et ne présentent pas les inconvénients des éléments et dispositifs de chauffage similaires proposés antérieurement. n
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L'invention sera décrite en détail ci-après eh regard du dessin annexé à titre d'exemple, sur lequel : @
La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un mode de réalisation préféré de l'invention.
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La figure 2 est une vue en plan sur le dessus de Isolé- ment représenté par la figure 1.
La figure 3.est une vue en bout, à grande échelle, de la partie supérieure de l'élément représenté sur les figures 1 et 2.
La figure 4 est une vue en plan sur le dessus d'une chaufferette chauffée par un élément suivant l'invention, tel que celui que montrent les figures 1 à 3.
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale de la chaufferette que montre la figure 4, suivant la ligne V-V de cette figure.
Les figures 6 et 7 sont des vues respectivement simi- laires à celles des figures 4 et 5; et montrent un dispositif destiné au chauffage des biberons, de l'eau pour rasage, etc...., par la chaleur dégagée par un des éléments suivant l'invention.
Les éléments de chauffage autogène suivant l'invention comportent un godet tubulaire allongé conducteur de la chaleur, une amorce à percussion combinée avec ce godet, et une charge combustible hermétiquement enfermée dans le godet pour être al- lumée par l'amorce et qui, une fois allumée par cette amorce, dégage rapidement une grande quantité de chaleur sans donner sen- siblement naissance à des produits gazeux de combustion. De cette façon, on obtient un élément ou une cartouche autonome de chauffage qui remplit tous les buts envisagés par l'invention.
Cette cartouche dégage par exemple de la chaleur avec une rapi= dité et au moment nécessaire pour le chauffage rapide d'aliments en conserve, de l'eau de rasàge, de biberons, de chaufferettes, etc. Etant donné que le godet est hermétiquement clos, la charge
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combustible est protégée contre l'humidité et d'autres agents nuisibles;, ainsi que contre les transformations, et il n'est pas possible que la charge soit répandue avant ou pendant l'usage.
De même, les produits de combustion solides ou fondus ne peuvent pas s'échapper, L'allumage par amorce à percussion assure la combustion dans toutes les conditions d'emploi, ce qui est parti- culièrement souhaitable en campagne où les intempéries peuvent rendre difficile, sinon impossible l'allumage d'éléments à l'aide d'une flamme extérieure, d'une fusée, d'une pièce de friction, etc.
Le godet tubulaire ou récipient est de préférence fait en un métal bon conducteur de la chaleur. Le mieux est de choi- sir l'aluminium ou le magnésium ou leurs alliages, mais il est bien entendu qu'on peut également utiliser d'autres métaux tels que le cuivre, le fer et l'acier. Pour la plupart des applica- tions il est préférable que la section transversale de la cavité à l'intérieur de la cartouche soit faible par rapport à la lon- gueur, étant donné qu'on peut ainsi obtenir une transmission plus rapide de la chaleur que lorsque la section transversale de la charge combustible est importante.
On connaît et on a antérieurement décrit une grande variété de compositions combustibles pour la mise en oeuvre de l'invention. Ces compositions contiennent au moins un agent oxydant et au moins un agent réducteur. A titre d'exemples d' agents réducteurs appropriés on peut citer les métaux finement divisés tels que l'aluminium, le zinc, le nickel, l'antimoine, le zirconium, le fer, et leurs alliages, de même que certains compo- sés à base métallique tels que le siliciure de calcium.
On con- naît également de nombreux agents oxydants comprenant les perman- ganates tels que le permanganate de potassium, les chlorates et perchlorates tels que ceux des métaux alcalins et alcalino-ter- reux, les oxydes et peroxydes inorganiques tels que le peroxyde de
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baryum, :l'oxyde de fer, la lithargc, le bioxyde de manganèse, etc., les chromâtes tels que le chromate de baryum, ainsi que le soufre et d'autres éléments qui se combinent exothermiquement avec les métauX. Ces produits, plus particulièrement les métaux, doivent se présenter sous une forme finement divisée, et ils doivent être intimement mélangés.
Pour la plupart des applications, il est préférable de les comprimer à l'intérieur de la cartouche sous une pression relativement élevée, par exemple de plusieurs centaines de kilogrammes par centimètre carré, pour assurer la combustion complète de la charge et pour empêcher la stratifi- cation des différents constituants au cours de la manipulation. des éléments.
On sait que certaines combinaisons de ces métaux et des agents oxydants dégagent des températures extrêmement éle- vées. Dans ce cas la violence de la réaction peut être atténuée par l'emploi d'agents oxydants plus lents et par une addition d'un diluant inerte, par exemple d'une terre diatomée, du mica, du verre pilé, etc....
Lorsqu'on choisit des proportions stoechiométriques, les compositions du genre indiqué se transforment presque en- tièrement en produits de combustion solides, et ne libèrent pas de quantités appréciables de produits gazeux. Mais pour en être certain, et suivant l'invention, il est préférable que les compo- sitions contiennent un faible excédant d'agent réducteur, ou de métal, pour éviter le dégagement d'oxygène libre par l'agent oxydant. Quoique ces compositions ne libèrent pas de gaz, il est également préférable que la chaige ne remplisse pas entière- ment le récipient, étant donné qu'une certaine quantité d'air est inévitablement enfermée dans ce récipient, et que cet air 'se dilate au cours de la combustion de la charge, ce qui pour- rait romre le joint hermétique.
En ménageant une petite chambre à air à l'intérieur du récipient, on évite cette consé- quence. '
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Les figures 1 à 3 du dessin indiquent un mode de réalisation préféré de l'élément chauffant suivant l'invention.
Il comporte une cartouche ou un godet de forme allongée présen- tant un fond 1 faisant corps avec la paroi latérale tubulaire 2, pour présenter une chambre cylindrique allongée dont la section transversale, ainsi que le montre la figure 1, est faible par rapport à la longueur. Dans cette chambre est logée une compo- sition combustible qui dégage rapidement une grande quantité de chaleur et comporte l'un des métaux et des agents oxydants précé- demment indiqués. L'ouverture supérieure est fermée hermétique- ment par un couvercle 3 au centre duquel est prévue une amorce à percussion ou capsule 4. Dans l'exemple représenté,, le bord de la face inférieure du couvercle 4 repose sur une garniture d'é- tanchéité ou un rebord 5 prévu à l'intérieur à proximité de 1' extrémité supérieure de la paroi latérale 2.
La fixation du cou- vercle, pour l'établissement du joint étanche, est effectuée par sertissage ou une déformation similaire du bord supérieur 6 de la paroi latérale, par-dessus le couvercle, ainsi que le montre plus particulièrement la figure 3. Une rondelle d'étanchéité 7 peut éventuellement être intercalée entre le rebord 5 et le cou- vercle 3.
Pour donner une idée des résultats qu'on peut obtenir par la mise en oeuvre de l'invention, on prendra comme,exemple une cartouche telle que la montrent les figures 1 à 5,.d'une longueur totale de 75 avec une paroi latérale 5'un diamètre extérieur de 18 mm et d'un diamètre intérieur de 16 mm, présen- tant au-dessous de la capsule ou amorce une chambre d'une lon- gueur de 68 mm. Cette chambre contient 35 grammes d'une compo- sition combustible comportant, en poids, 26 % de zinc sublimé, .
28 % de bioxyde de manganèse passant par le tamis à 80 mailles au centimètre, 10% de fer électrolytique passant par le tamis à 60 mailles au centimètre et 36% de chromate de baryum, le tout
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comprimé sous une pression de 420 Kg/cm2 environ, de façon que la charge s'étende à peu près sur 62 mm. de la longueur @ de la chambre, ménageant ainsi une longueur de 6 mm environ pour la dilatationnde l'air enfermé dans la chambre. Une charge de ce genre dégage à peu près 8. 000 Calories. Lorsque cette càrtouche est allumée par l'amorce à percussion et insé- rée dans un grand verre ou un autre récipient contenant 200 ce. d'eau, la température de cette eau est élevée en deux minutes de la température ambiante, par exemple de 22 C, à 65 C.
La température à laquelle est chauffée l'eau est à peu près Ie maximum 'de ce que peut supporter la peau humaine sans que l'usa- ger en soit incommode. Une cartouche de ce genre chauffe donc .,rapidement l'eau pour certaines applications, par exemple le premier secours par lavage d'une plaie, le rasage, la prépara- tion du café ou du thé en campagne, etc....
Ces cartouches peuvent être utilisées de la manière indiquée pour le chauffage par immersion. Mais on peut éga- lement les utiliser en les insérant dans un objet qui doit @ être chauffé, par exemple certains dispositifs pour des appli- cations spéciales, dont deux sont indiqués sur le dessin.
D'après les figures 4 et 5, un élément chauffant est-utilisé avec une chaufferette ou une bouillotte. Ce dispositif est constitué par un bloc de métal très bon conducteur de la cha- leur, de préférence en aluminium ou magnésium ou leurs alliages, parce que ces métaux sont à la fois relativement légers et très bons conducteurs de la chaleur. Dans l'exemple représenté, le bloc métallique 8 peut être façonné aux dimensions de 38 x 112 x 225 mm. Il présente une cavité 9 partant d'un petit côté et destinées recevoir la cartouche suivant l'invention, telle qu' elle est' représentée par les figures 1 à 3.
Sur le petit côté du bloc 'présentant l'ouverture de la cavité est montée une détente ou un percuteur à ressort 10, articulé en 11 et portant @
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à son extrémité libre une aiguille de percussion 12 placée de façon que, lorsque le percuteur est rappela par le ressort ou frappé de la main., l'aiguille allume l'amorce. Le chaleur dé- gagée est transmise au bloc assez rapidement pour que l'ensem- ble de ce bloc soit en quelques minutes chauffeà une tempéra- ture pouvant servir au chauffage d'objets de premier secours ou d'autres produits de ce genre.
Les figures 6 et 7 montrent un autre dispositif, pouvant servir à des applications variées. Il est constitué par un bloc métallique 8a d'une section transversale ovoïde et fait en un métal très bon conducteur de la chaleur. Il pré- sente une cavité 9a et un dispositif d'allumage 10a similaire à celui que montrent les figures 4 et 5. Ce bloc présente éga- liment une autre cavité 13, par exempled'un diamètre permet- tant l'insertion d'un biberon. Pour l'emploi de ce dispositif, on introduit une petite quantité d'eau dans le fond de la cavité 13, et lebiberon à chauffer est ensuite placé dans le.. cavité.
Une cartouche constituée suivant les données de l'invention st ensuite introduite dans la cavité 9a et allumée 9 l'aide de l' aiguille de percussion 12a. Le contenu du biberon est porté en très peu de minutes à la température d'absorption appropriée.
La quantité d'eau introduite dans la cavité 13 est choisie tdle que l'eau s'élève sensiblement jusqu'au bord de cette cavité après la mise en place du biberon. On obtient ainsi une trans- mission rapide et efficace de la chaleur du bloc métallique 8a au contenu du flacon. Bien entendu, un dispositif tel que le montrent les figures 6 et7 peut servir à d'autres applications, par exemple au chaffage de l'eau pour rasage et autres usages @ évidents.
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Qoique la description qui précède indique l'emploi de compositions génératrices de chaleur variées, l'invention prévoit de préférence l'emploi d'une charge combustible com- posée de zinc finement divisé, de bioxyde de manganèse et de chromate de baryum/ Le mieux est de choisir des proportions stoechiométriques. En effet, il a été constaté que les mélan- ges stoechiométriques de zinc finement divisé et de bioxyde de manganèse, quoique brûlant librement à l'air, ne brûlent pas d'une manière satisfaisante lorsqu'ils sont enfermés dans une cartouche suivant l'invention, et qu'il est en est de même pour les mélanges stoechiométriques de zinc finement divisé et de chromate de baryum.
D'autre part, et ce qui parait étrange, il a été constaté que des mélanges de ces deux compositions brûlent d'une'manière satisfaisante et complètement lorsqu'ils sont enfermés et comprimés dans la cartouche suivant l'invention.
Pour de nombreuses applications il est donc préférable,suivant l'invention, d'employer un mélange de 60% en poids de la compo- sition de zinc et de bioxyde de manganèse, et de 40% en poids de la composition de zinc et de chromate de baryum. Mais on peut prévoir d'autres proportions, par exemple des parties en poids égales de chaque composition. Une composition prototype est la suivante :
Poudre de zinc...............53,8 % en poids
Chromate de baryum...........43,9. % en poids
Bioxyde de manganèse.........22,8 % en'poids.
Ces compositions sont particulièrement appropriées aux applications prévues par l'invention car, lorsqu'elles sont comprimées à 420 Kg/cm et enfermées dans les cartouches, elles brûlent lentement de sorte que la chaleur de combustion est dégagée progressivement à la vitesse souhaitée et elles brûlent .complètement tout en présentant les autres caractéristiques précédemment indiquées. Pour la plupart des applications, on
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préfère ajouter environ 1 partie en poids de poudre d'alumi- nium de façon qu'une charge de 35 grammes dégage environ 8.000 calories de chaleur.
Le bioxyde de manganèse peut se présenter sous la forme de pyrolusite finement divisée, mais ce produit doit être chauffé à 400 C. par exemple, avant d'être mélangé aux autres constituants, ceci pour l'élimination de l'eau que con- tient généralement ce minerai. Le zinc est de préférence uti- lisé sous la forme d'une poudre passant par le tamis d'au moins 80 mailles au centimètre, produite par la condensation de vapeurs de zinc. Le chromate de baryum peut être utilisé avec l: grosseur normale des particules de colorants.
Cette composition prototype n'est pas facilement allumée par une amorce ordinaire de cartouche. Mais il a été constaté qu'elle s'allume immédiatement et avec certitude l@@s- qu'on place sur le dessus de la. charge, directement au-dessous de l'amorce, une charge de démarrage ou fusée d'un gramme en- viron d'un mélange sensiblement stoechiométrique de fer élec- trolytique et de bioxyde de manganèse. De préférence, la poudre de fer est suffisamment fine pour pouvoir passer en ma- jeure partie à travers un tamis à 130 mailles au centimètre.
Bien entendu, il est possible d'imaginer de nombreuses variantes. Par exemple, quoique le fond et la paroi latérale d'une seule piècc, d'après la figure 1, soit souhaitable pour de nombreuses raisons, la cartouche peut être fabriquée en par- tant de tubes avec ou sans soudure, ouverts aux deux bouts, avec un fond et un couvercle agrafés, brasés ou autrement fixés.
De même, pour certaines applications particulières, l'amorce peut être combinée avec des éléments de la cartouche autres que le couvercle. On peut également utiliser d'autres dispositifs que ceux indiqués par les figures 4 à 7. Enfin, les cartouches
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peuvent être combinées avec des conserves en boites présentant des parois conductrices de la chaleur pour recevoir ces car-
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REVENDICATIONS.