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ALLUMEUR AUTOMATIQUE
L'invention est relative à l'allumage de combustibles à l'état fi- nement divisés, par contact avec un catalyseur et elle concerne plus particu- lièrement des allumeurs automatiques comprenant un métal catalytiquement ac- tif qui, placé dans un courant de mélange combustible-air, .par exemple près de l'ouverture d'un brûleur à gaz, provoque l'allumage par une action cataly- tique. Ces allumeurs sont soumis en pratique à de fortes sollicitations, par- ticulièrement quand on les utilise pour allumer des gaz difficilement inflam- mables ou des mélanges gazeux tels que par exemple le gaz naturel qui est .con- stitué en majeure partie par du méthane.
En pareils cas, les allumeurs sont habituellement préchauffés de manière permanente par un courant électrique jusque près du point d'allumage du mélange combustible-air et de plus, ils sont exposés temporairement à de brefs, mais très violents chocs thermiques chaque fois que, après l'ouverture du robinet de gaz, ils s'échauffent par ré- action catalytique avec le gaz (combustion sans flamme) jusqu'au point d'al- lumage du gaz qui,, dans le cas du méthane, peut atteindre environ 1600 à 1700 C.
Le choc sur la structure en fil métallique est particulièrement violent si l'allumeur, afin d'atteindre la plus haute sensibilité catalytique, est fait en fil de très petit diamètre.
Un des buts de l'invention est de surmonter ces difficultés et de fournir un allumeur qui non seulement soit robuste et très résistant aux sol- licitations auxquels il est soumis en pratique, mais en même temps possède aus- si la plus grande activité catalytique. D'autres buts et avantages de l'inven- tion apparaîtront dans la description donnée ci-après.
L'efficacité d'un allumeur est influencée par différents facteurs dont elle dépend, particulièrement la forme et les dimensions de la structure en fil métallique employée. Une bonne forme type est un enroulement doublement spiralé. Trouver les bonnes dimensions non seulement pour le diamètre du fil mais aussi pour les distances entre les spires dans plusieurs directions dans
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une structure telle que par exemple un enroulement doublement spiralé, pré- sente de difficiles problèmes qui sont traités dans un brevet de même date intitulé "Perfectionnements aux allumeurs de combustible". La nature de la matière employée pour le catalyseur considérée seule aussi bien qu'en combi- naison avec d'autres facteurs, a également une grande importance.
C'est or- dinairement le platine ou un alliage de platine et d'un autre métal du grou- pe du platine, par exemple les alliages de platine et d'iridium ou de rho- dium et/ou un ou plusieurs autres métaux appropriés tels que par exemple le nickel, le tungstène, etc., la teneur en platine dans l'alliage étant ha- bituellement de 80 à 90 % ou plus. On a suggéré d'employer pour les torons d'un fil torsadé différents métaux ou compositions. Une autre suggestion a été d'employer comme matière catalysante des agglomérés frittés de platine ou de métaux du groupe du platine, de préférence avec l'addition d'une pe- tite quantité doxyde réfractaire tel que l'oxyde de thorium ou de beryllium dont les produits frittés sont connus pour résister aux températures élevées et à la corrosion et contrecarrer la recristallisation.
On a trouvé une com- binaison spéciale de matières catalysantes qui donne des résultats remarqua- bles et offre la possibilité de résoudre les cas d'allumage les plus diffici- les.
Avant d'entrer dans une description détaillée de l'invention, on sa référera aux dessins suivants faisant partie de celle-ci et dans lesquels: la figure 1 montre un allumeur de gaz conventionnel; la figure 2 la coupe d'un fil recouvert; la figure 3 un morceau de fil torsadé, et la figure 4 une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3.
La figure 1 montre un enroulement doublement spiralé 1 monté sur une fiche 2 qui est pourvue de broches de contact 3 et 3', permettant de con- necter facilement l'allumeur dans un circuit électrique pour préchauffer l'en- roulement d'une manière connue. Sur la figure 2, A représente le-noyau métal- lique, B un revêtement métallique ou enveloppe. La figure 3 montre un fil tor- sadé constitué par deux torons C et D.
De toutes les matières catalysantes pour l'allumage par catalyse de combustibles organiques à l'état finement divisé, le platine pur est le plus actif, mais à l'état pur il n'a pas la plus grande résistance aux solli- citations auxquelles un allumeur automatique comme décrit ci-dessus est exposé en pratique, il n'est en particulier pas à l'abri de la recristallisation à haute température. Si on chauffe un métal au-dessus d'une certaine tempéra- ture, ses-particules commencent à quitter leur position.relative et à se re- disposer, à "recristalliser" ce qui, répété fréquemment, amène un affaiblis- sement de la structure.
L'emploi d'alliages de platine, par exemple avec 10 % d'iridium, augmente la résistance sans diminuer pratiquement l'activité cata- lytique et c'est la solution utilisée en pratique et qui donne satisfaction pour l'allumage de gaz jusqu'à ceux ayant un point d'inflammation moyen. On a aussi utilisé ces alliages comme revêtement pour des fils dont le noyau est formé par un métal non-précieux choisi pour sa robustesse et sa bonne conduc- tibilité électrique. Un fil fabriqué, comme mentionné ci-dessus, d'un agglo- méré fritté de platine ou d'alliage de platine avec des agents anticristalli- sants possède lui-même, outre une activité catalytique, une robustesse et ré- sistance élevées, mais n'a pas l'activité catalytique maximum.
Ces fils par conséquent, n'allument pas les gaz les plus difficilement inflammables aussi sûrement que le font les fils en platine pur. Leur activité n'est pas suffi- sante, particulièrement si, afin d'avoir une structure robuste pour l'allumage de gaz difficilement inflammables, on emploie un fil d'un diamètre supérieur à environ 0,003 pouce (0,075 mm) qui par lui même diminue l'efficacité de l'al- lumeur.
On a maintenant trouvé que la meilleure solution réside dans l'ap- plication combinée du platine ou des alliages de platine de la plus grande ac- tivité et de produits frittés de platine ou d'alliages de platine auxquels on peut ajouter des agents antirecristallisants. En conséquence, dans le cas d'un
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fil recouvert'.
on n'utilise pas comme noyau 'un métal de base choisi seule- ment du point de vue de sa robustesse et de sa conductibilité électrique, mais les agglomérés frittés précités bien que leur prix soit égal ou même supérieur à celui de platine ou d'un alliage de platine non frittéo Par cet- te combinaison, on arrive à ce que les structures en fil dont la surface pos- sède la plus haute sensibilité, puissent être exposées sans danger à des tem- pératures plus élevéeso Même si la surface se recristallise par endroits, les gaz n'ont accès qu'à un corps qui possède lui-même une bonne activité cata- lytique et qui en outre;, avec les parties restantes de métal de la plus hau- te sensibilité, garantit une longue période de robustesse et d'efficacité ca- talytique élevée.
Si on utilise un fil torsadé dont au moins un toron est constitué par un métal de la plus grande efficacité catalytique et dont le ou les autres torons sont en fil de métal fritté précité, même dans le cas d'une recristallisation partielle du toron le plus sensible, une cohérence de longue durée est garantie à celui-ci par sa liaison intime avec l'autre toron qui résiste à la rëcristallisation et en même temps participe, dès le débutaà la. production de chaleur par une action catalytique propre consi- dérableo En outre une action hétérophasée semble jouer sa part à cause de la différence de degré d'activité des différentes parties de la structure en fil.
Un autre aspect général de l'invention est que dans les allumeurs à fil torsadé, un toron est constitué par une matière active fortement cata- lysante qui peut être chauffée au-dessus de sa température de recristallisa- tion tandis qu'un autre toron est constitué par une matière moins active ayant une température de recristallisation plus élevée et qui est chauffée en des- sous de sa température de recristallisation, comme par exemple dans la combi- naison d'un toron de platine très actif et d'un toron d'alliage de platine moins actif, fritté ou fondu, tel qu'un alliage de platine et de rhodium ou de platine et d'iridium.9 l'allumeur étant chauffé électriquement jusqu'à une température atteignant 750 C.
Dans le cas de fil torsadé, au moins un toron par exemple, peut être constitué par un alliage de 90 % de platine et 10 % d'iridium, au moins un autre toron d'un aggloméré fritté de plus de 99 % de platine et de moins de 1 % d'oxyde de thorium ou dans un autre exemple, au moins un toron peut être constitué par un alliage de 99,8 % de platine et de 0,2 % de rhodium et au moins un autre toron d'un aggloméré fritté d'en- viron 99,6 % de platine et 0,4 % d'oxyde de béryllium ou encore un autre exem- ple, au moins un toron peut être constitué par un alliage de 90 % de platine et 10 % d'iridium et au moins un autre toron d'un aggloméré fritté de 9998 % de platine et 0,02 % d'oxyde de thorium. On a aussi obtenu de bons résultats si les torons en métal fritte ne contiennent pas d'oxydes réfractaires.
On peut employer essentiellement les mêmes métaux si on se sert d'un fil recouvert pour la structure de l'enroulement de l'allumeur.En pa- reil cas, l'aggloméré fritté qui de préférence contient des agents anticris- tallisation, formera le noyau et le platine ou l'alliage de platine très ac- tif formera le revêtement ou enveloppe. Dans le cas d'un fil recouvert, il est important de faire en sorte que le métal de la couche extérieure ne per- de pas sa haute sensibilité par interdiffusion avec le métal du noyau. Pour cette raison, par exemple, une enveloppe de platine sur un noyau fritté con- tenant 89,5 % de platine, 10 % de rhodine et 0,5 % d'un agent antirecristal- lisation, ne conviendra pas fort bien pour l'allumage de gaz naturel parce que la haute activité de l'enveloppe serait affaiblie par diffusion.
Un allia- ge de platine avec une teneur en rhodium si élevée ne convient non plus pas particulièrement bien pour le revêtement externe à cause de sa faible activi- té. Les combinaisons suivantes sont particulièrement avantageuses : un noyau fritté de 10 % d'iridium, 89,8 % de platine et 0,2 % d'oxyde de thorium avec une enveloppe de platine pur ou un noyau fritté de 9598 % de platine, 4 % de tungstène et 0,2 % d'oxyde de thorium avec une enveloppe de platine pur, ou le même noyau fritté avec une enveloppe d'alliage de 90 % de platine et 10 % d'iridiumo La diffusion entre le noyau contenant 4 % de tungstène et l'enve- loppe ne cause aucun dommage, car un alliage de platine contenant du tung- stène constitue un catalyseur idéal.
Ou le noyau peut être constitué par un aggloméré fritté de 90 % de platine, 9,8 % d'iridium et 0,2 % d'oxyde de tho-
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rium et l'enveloppe un alliage de 90 % de platine et 10 % d'iridium.
En résumé, on a trouvé que les combinaisons suivantes sont avan- tageuses: pour les fils recouverts, (a) noyau fritté de platine et d'oxyde réfractaire jusqu'à environ 1 %, avec une enveloppe de platine pur ou de 90 % de platine avec 10 % d'iridium; (b) noyau fritté ,d'environ 90 % de platine, environ 10 % d'iridium plus environ 1 % d'oxyde réfractaire, avec une enve- loppe comme en (a) ; (c) noyau fritté d'environ 96 % de platine, environ 4 % de tungstène plus environ 1 % d'oxyde réfractaire, avec une enveloppe comme en (a).
Pour fils torsadés, (d) deux torons constitués chacun par l'une des six combinaisons possibles pour les fils recouverts reprises en a, b ou c; (e) au moins deux torons dont un est constitué par un fil recouvert suivant a,b ou .± et un autre toron constitué par du platine pur non fritte ou un alliage d'environ 90 % de platine et d'environ 10 % d'iridium; (f) en fils non recouverts, au moins un toron contenant la matière frittée reprise en a (ni b ni c) et au moins un autre toron constitué par l'une quelconque des ma- tières non frittées reprises en a, b ou c. On remarquera que la matière frit- tée reprise en b et c, bien qu'elle soit bonne pour le noyau d'un fil recou- vert, est inférieure quand on l'utilise comme toron conjointement avec un to- ron fait en matière fondue dans la formation d'un fil torsadé.
La production du revêtement ou enveloppe peut être réalisée de n'importe quelle manière appropriée, par exemple par les procédés connus de dépôt par voie électrique, bombardement cathodique, dépôt par voie chimique ou l'équivalent ou par un moyen mécanique tel que l'étirage simultané d'un noyau et d'un tube à travers des filières. On peut utiliser le fil recouvert comme un fil simple ou au moins comme un toron dans un fil torsadé; un ou plusieurs autres torons de celui-ci peuvent avoir la même composition ou une composition différente, par exemple ne pas être des fils recouverts, en plati- ne pur ou en alliage de platine ou en un produit fritté décrit ci-dessus.
La structure en fil de l'allumeur peut avoir différentes formes, par exemple la forme d'un enroulement en fil simple ou en fil torsadé. Les spires de l'en- roulement peuvent être uniformes sur tout l'enroulement ou différentes à un endroit de l'enroulement, de celles à d'autres endroits de l'enroulement afin de favoriser l'action hétérophasée, comme dans le cas de la forme préférée d'un enroulement doublement spiralé formé par un fil simple ou par un fil tor- sadé.
L'invention s'applique à des allumeurs avec des fils de différen- tes sections. Elle est spécialement intéressante, quand on l'applique à des fils plus gros qu'environ 0,003 pouce (0,075 mm) de diamètre, par exemple un fil simple de 0,004 pouce (0,10 mm) ou un fil torsadé dans lequel la som- me des sections des torons simples égale celle d'un fil simple de 0,005 à 0,006 pouce (0,125 à 0,150 mm).
Car, si dans l'intérêt d'avoir des construc- tions en fil plus fortes et plus robustes, on utilise un fil plus gros, cela n'est possible que si la perte de sensibilité inhérente à l'emploi de fils plus gros est compensée jusqu'à un certain pointa L'application de l'inven- tion décrite ci-dessus amène une telle augmentation de l'activité catalytique, grâce au choix pour le fil de matières spécifiques judicieusement combinées.
Dans son brevet précité, la Demanderesse a décrit une autre manière d'arri- ver au même but qui consiste essentiellement dans l'emploi de dispositions de dimensions et de distances spéciales dans différentes directions dans la structure en fil de l'allumeur, qui augmentent aussi d'une manière surpre- nante l'efficacité catalytique.
Ces structures peuvent avoir la forme d'un enroulement doublement spiralé avec un diamètre intérieur de 0,007 à 0,015 pouce (0,175 à 0,375 mm) formé par un fil torsadé, la somme des sections de tous les torons étant égale à la section d'un fil simple d'un diamètre com- pris entre environ 0,003 et 0,006 pouce (0,075 et 0,150 mm), l'enroulement primaire ayant un espacement d'environ 10 à 35 spires par pouce de sa lon- gueur et l'enroulement secondaire un diamètre intérieur de l'ordre de 0,04 à 0,1 pouce (1 à 2,5 mm.) et un espacement d'environ 8 à 18 tours par pouce de sa longueur;
- particulièrement si le fil torsadé est constitué par deux torons dont chacun a un diamètre d'environ 0,0027 pouce (0,067 mm) et l'en- roulement primaire a un espacement d'environ 32 spires par pouce, ou chacun
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des deux torons a un diamètre d'environ 0,035 pouce (0,087 mm) et l'enroule- ment primaire un espacement d'environ 22 spires par pouce.
En pratique, la fabrication d'allumeurs qui ont une structure ro- buste et durable et qui pourtant ont une sensibilité si élevée que l'allumage de gaz difficilement inflammable est assurée dans les conditions mouvantes de la pratique, représente une tâche difficle et l'application combinée de diverses idées progressistes est par conséquent impérative pour obtenir les meilleurs résultats. En conséquence, suivant l'invention, on combine dans un allumeur ayant une structure hétérophasée, un fil de composition spéciale et une formation avec la règle nouvelle pour les dimensions et les distances dans la structure en fil, pour obtenir la forme préférée du nouvel allumeur.
REVENDICATIONS.
EMI5.1
L--------------------------
1. - Allumeur automatique pour l'allumage par catalyse d'un com- bustible à l'état finement divisé, comprenant un enroulement de métal cataly-. seur actif monté sur un support qui est pourvu de contacts permettant de con- necter l'allumeur dans un circuit électrique, caractérisé en ce que la matière catalysante comprend une combinaison de parties constituées par un métal choi- si dans le groupe du platine et des alliages de platine et par un aggloméré fritté contenant un métal choisi dans le groupe du platine et des alliages de platine.
2. - Allumeur automatique pourl'allumage par catalyse d'un combus- tible à l'état finement divisé comprenant un enroulement de métal catalyseur actif monté sur un support qui est pourvu de contact permettant de connecter l'allumeur dans un circuit électrique, caractérisé en ce que la matière cata- lysante comprend une combinaison de parties constituées par un métal choisi dans le groupe du platine et de ses alliages et par un aggloméré fritté de métal choisi dans le groupe du platine et de ses alliages et un oxyde réfrac- taire.