Brevet FR2213461A1 — publié le 19740802

iia présente invention a pour objet un procédé de cuisson de mots dans un four insi qu'un four particulièrement agencé pour r;ettre en oeuvre ce procédé. L'invention concerne plus particulièrement les fours de cuisson domestiques mais peut également s'appliquer à d'autres tynes de fours, dont les conditions d'utilisation sont analogues, tels que les fours de boulangerie ou de charcuterie. I1 existe de nombreux types de fours destinés à la cuisson d'aliments. Dans certains de ces fours, la cuisson est réalisée par soufflage de gaz chauds sur les aliments au moyen d'un ventilateur. On connaît p-r exemple un four électrique dans lequel un ventilateur à pales fixé à la voue du four aspire l'air situé zensiblement à la verticale au-dessus du mets et le refoule vers les parois du four en créant deux courants gazeux fermés et symé triaues par rapport à un plan médian vertical. Le mets est placé dans une enceinte dont les parois latérales et le plafond sont perforés pour permettre le passage des gaz, des résistances chauffantes étant interposées entre le plafond de cette enceinte et le ventilateur. mes gaz doivent ainsi traverser successivement deux plaques perforées avant de venir envelopper le mets, ce qui entrave leur circulationm, entraîne des pertes de chaleur importantes et diminue très sensiblement le rendement thermique du four. Dans un autre four connu, le mets est également placé dans une enceinte perforée, mais le ventilateur est situé à la base de l'enceinte et pulse les gaz de combustion de brûleurs à l'intérieur de cette enceinte, une partie des gaz étant ensuite évacuée hors du four. En plus de l'inconvénient déjà mentionné et dû à l'enceinte perforée, ce genre de four en présente d'autres : par exemple l'évaouation d'une partie des gaz hors du four pendant la cuisson accroît considérablement les pertes thermiques et, dans le cas d'utilication domestious du four, échauffe exceseivement la pièce où se tiont l'utilisateur. L'invention vise à romédier à cer inconvéniente en mettant en @euvre un procédé de cuisson limitant ou maximum les pertes thermiques. L'invention vise également à réaliser un four agencé pour mettre en oeuvre ce procédé. Suivant l'invention, le procédé de cuisson de mets dans un four dont l'intérieur est accessible par une porte, est caractérisé en ce qu'on crée dans ce four un courant de gaz chauds qu'on fait tourner -en circuit fermé autour d'un espace central destiné à être occupé par le mets à cuire. te mets est ainsi entièrement enveloppé dans des veines de gaz chauds régulièrement renouvelées ce qui, entre autres avantages, accélère considérablement sa cuisson. Suivant une réalisation préférée, le courant de gaz chauds constitue un manchon dont l'axe est sensiblement horizontal et perpendiculaire à la porte du four. Cette disposition évite que les veines gazeuses ne viennent au contact de la vitre transparente généralement prévue dans la porte du four, et limite les pertes de chaleur au contact de cette vitre ainsi que le dépôt de produits gras sur celle-ci. L'invention concerne égalément un four particulièrement destin à la mise en oeuvre de ce procédé. Ce four comprend une enceinte de cuisson fermée par une porte et des moyens de chauffage de l'atmosphère de cette enceinte. Suivant l'invention, ce four est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour créer dans cette enceinte un courant gazeux tournant en circuit fermé autour d'un espace central destiné à recevoir le mets, les moyens de chauffage étant disposés sur le circuit du courant gazeux pour porter ce dernier à la température nécessaire à la cuisson du mets. Seuls les gaz destinés à cuire le mets sont donc chauffés, et non la totalité de l'atmosphère de l'enceinte. Ceci permet de supprimer le préchauffage du four habituellement nécessaire, entre autres dans les fours de cuisson domestiques. Suivant une réalisation préférée, le four comporte un ventilateur tangentiel monté à la partie supérieure du four et dont l'axe est sensiblement perpendiculaire à la porte d'entrée. Ce type de ventilateur particulièrement avantageux, permet de créer un courant gazeux énergique sur toute la profondeur utile du four. suivant cette même réalisation préférée, les moyens de chauffage sont électriques et comportent une résistance électrique disposée sur le circuit du courant de gaz chauds, légèrement en retrait par rapport au ventilateur, entre ce dernier et une paroi latérale du four. tes gaz sont d'abord chauffés par la résistance, puis aspirés par la dépression créée par le ventilateur. Grâce au montage de la résistance de chauffage en amont du ventilateur dans le courant gazeux, les graisses transportées par ce courant peuvent être pyrolysées sur la résistance et ne viennent pas, de ce fait, encrasser le ventilateur. Suivant un autre mode de réalisation intéressant, les moyens pour créer la circulation du courant gazeux comprennent un moteur électriaue d'entraînement du ventilateur, l'arbre de-ce moteur étant accouplé' à l'axe du ventilateur par un cible flexible. la relative flexibilité de cet 'accouplement permet de compenser les déformations par dilatation de l'axe du ventilateur en couqg de fonctionnement, ainsi que les tolérances d'alignement de cet axe et de l'arbre d'entraînement du moteur. D'autres particularités et avantages de l'invention apparat- tront encore au cours de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: La figure 1 est une vue en coupe transversale avec arrache- ment d'une réalisation du four de cuisson de mets prévu par l'invention. La figure 2 est une vue partielle analogue à la figure 1 montrant une variante de réalisation du four. La figure 7 est une vue en perspective éclatée de la partie supérieure du four montrant notamment le ventilateur tangentiel, son système d'entraînement, et les résistances électriques de chauffage. La figure 4 est une coupe partielle suivant IV-IV de la figure 1, le couvercle du four étant relevé. figure s est une vue de dessus de la partie supérieure du four. Des silures 9 et 8 sont des vues en perspective de deux modes de réalisation de la résistance de chauffage. La figure 7 est une coupe suivant VII-VII de la figure 6. La réalisation du four représentée aux figures 1 et 3 à 7, est particulierement destinée aux usages domestiques. le four est de forme parallélépipédique et comprend une enceinte de cuisson 1 également parallélépipédique, fermée par une porte 2 (figure 4) et dont le fond 3 est constitué par une plaque métallique amovible. tes bords de ce fond 3 sont engagés dans des crans de support 4 des parois latérales 5 de l'enceinte 1. Chaque paroi latérale 5 comporte ainsi une série de crans superposés 4 permettant de réglerla hauteur du fond 3, pour faire varier le volume de l'enceinte 1. Une grille 33 de support des mets à cuire peut être engagée dans ces crans 4 de manière amovible. Le four comprend des moyens pour créer dans cette enceinte 1 un courant gazeux tournant en circuit fermé autour d'un espace central 6- (figure 1) situé au-dessus de la grille 33 et destiné à recevoir le mets à cuire (non représenté). Ces moyens comportent un ventilateur tangentiel 7 d'un type connu, monté à la partie supérieure de l'enceinte 1 et entratné par un moteur électrique 8. te ventilateur 7 est du type à aubes parallèles fixées entre deux ioules circulaires parallèles d'axe commun. te moteur électrique 8 présente un arbre d'entratnement 9 qui est accouplé à l'axe 11 du ventilateur tangentiel 7 par l'intermédiaire d'un câble flexible 12 dont les extrémités sont enrobées dans des gaines 13 engagées sur l'arbre 9 et l'axe 11. tes extrémités de l'axe il traversent des paliers de support 1-4, et des rotules en-carbographite 15 recouvertes par des capuchons 16 sont engagées dans les paliers 14 de manière coulissante sur les extrémités de l'axe 11 du ventilateur. le moteur électrique 8, avantageusement du type asynchrone, est logé dans un coffrage 50 (figure 4) extérieur au bâti métallique 17 contenant l'enceinte de-cuisson 1. Comme on le voit notamment sur la figure 1, le ventilateur 7 est disposé sensiblement au milieu de l'enceinte 1 et au voisinage de la voûte 18 de cette enceinte 1. L'axe 11 du ventilateur 7 est sensiblement perpendiculaire à la porte 2 du four (figure 4). be ventilateur tangentiel 7 est de façon avantageuse réalisé en acier inoxydable. te four prévu par l'invention comprend également des moyens de chauffage de l'atmosphère de l'enceinte 1 qui vont maintenant être décri s. Ces moyens comportent deux résistances électriques semblables 19a, 19b disposées légèrement en retrait du ventilateur 7, -entre ce dernier et les parois latérales 5 de l'enceinte 1. Des moyens non représentés et connus en eux-memes sont également prévus pour commander manuellement et sélectivement l'alimentation de ces résistances 19a, 19b à partir du pupitre 21 du four (figure 4). chaque résistance de chauffage 19a, 19b est blindée, et en se reportant aux figures 6-7, on voit qu'une résistance comporte des éléments 19c, 19d superposés dans des plans sensiblement horizontaux (la résistance étant supposée placée horizontalement). es éléments 19c, 19d sont raccordés à des connexions terminales 23 traversant une plaque 24, et un barreau 25 de support est interposé entre les éléments 19c, 19d pour maintenir la rigidité de la résistance quand celle-ci est sous tension. tes éléments 19c du plan supérieur sont décalés d'une certaine distance par rapport aux éléments 19d du plan inférieur, pour une raison qui sera exposée plus loin. Suivant une particularité de l'invention, le four comprend (figures 1 et 9) un carénage 26 monté sous le ventilateur 7 et servant d'écran entre l'emplacement central 6 destine à recevoir le mets et le ventilateur 7. Ce carénage 26 supporte une plaque 28 déflectrice du courant gazeux, montée de manière amovible grâce à des crochets 29 adaptés pour s'engager sur des rebords latéraux 31 du carénage 26. Cette plaque déflectrice 28,de préférence en aluminium, forme écran entre les résistances 19a, 19b et l'espace central 6 destiné a recevoir le mets. ta surface supérieure de ce carénage 26 présente une portion sensiblement cylindrique 27 destinée à faciliter l'écoulement mérodynamique du courant gazeux tangentiellement par rapport au ventilateur 7. ce dernier étant supposé tourner dans le sens de la flèche R. La voûte 18 de l'enceinte de cuisson 1 est également profilée (figure i) pour favoriser l'écoulement aérodynamique du courant gazeux. Elle présente à cette fin une partie centrale cylindrique 18a et deux saillies latérales 1 8b situées près des parois 5 de l'enceinte 1. Le four -comporte un plancher 32 délimitant le volume maximum de l'enceinte de cuisson 1 quand lue fond 3 est enlevé. La partie du four située sous le plancher 32 sert d'étuve 34 de façon connue en elle-même. Un matériau calorifuge 35 est interposé entre les parois de l'enceinte 1 d'une part, et d'autre part le bâti 17 et une plaque 36 fixée au bâti 17 au-dessus de la voûte 18. Du matériau calorifuge 35 est également disposé sous le plancher 32. La plaque 36 comporte une partie centrale cylindrique 36a recouvrant la portion cylindrique 18a de la voûte 18. Le matériau calorifuge 35 est avantageusement constitué par un mélange de laine de verre ou de roche et de feuillets d'aluminium. La porte 2 est munie d'une poignée 10 et un joint 20, interposé entre cette porte 2 et le bâti 17, assure I'étanchéité de enceinte de cuisson 1. Le four est pourvu d'un couvercle rotatif 30 pouvant s'appliques sur la table de cuisson 37 formée par la surface supérieure du bâti 17, des plaques chauffantes 38 étant disposées sur cette table 37. La mise en oeuvre du procédé visé par l'invention dans le cadre du dispositif ainsi constitué est la suivante On positionne tout d'abord le fond 3 sur les crans de support 4 à la hauteur appropriée de façon à régler le volume de l'enceinte 1 en fonction du volume du mets à cuire. Si l'on veut cuire par exemple des tomates ou des pâtisseries, le volume de l'enceinte 1 sera moindre que si l'on veut cuire une dinde ou un poulet. Ce réglage préalable évite le gaspillage d'énergie calorifique qui se produirait dans un volume trop important pour le mets considéré. Puis on introduit le plat contenant le mets dans l'emplacement central 6 sur la grillé 33. Après fermeture de la porte 2, on met en marche le moteur dientralnement 8 du ventilateur tangentiel 7 et on met la résistance de chauffage 19a sous tension, grâce à des boutons manuels (non visibles) du pupitre de commande 21. fla mise en route du ventilateur 7 dans le sens de la flèche R provoque une dépression latéralement par rapport à espace 6 occupé ar le mets, tandis que simultanément l'air voisin de la résistance 19a est chauffé par cette dernière. Il s'établit ainsi dans l'enceinte 1 un courant de gaz chauds schématisé par les flèches C (figure 1) et constituant autour du mets un manchon d'axe sensiblement horizontal et perpendiculaire à la porte d'entrée 2. Ce courant tourne donc en circuit fermé en s'écoulant d'abord dans le passage délimité par la partie centrale de la voûte 18 et ar l'ensemble formé par le carénage 26 et la plaque déflectrice 28. te profil en forme de cloche de la partie centrale 18a de la voûte 18 et la portion cylindrique 27 du carénage 26 facilitent l'écoulement des gaz et contribuent à maintenir leur vitesse à la sortie du ventilateur 7. Cet écoulement est également facilité par les saillies latérales-18b de la voûte 18 qui canalisent le flux gazeux en direction de la grille 33 et évitent des remous à la jonction de la voûte 18 et de la paroi latérale 5. La plus grande partie de ce courant gazeux traverse ensuite la grille 33, et est détournée horizontalement par le -fond 3. Le reste du courant, matérialisé par la flèche C', passe audessus de la grille 33 en léchant le mets. Ces deux courants- se reJoignent ensuite de 1 t autre coté de espace 6 contenant le mets. La presque totalité de ce courant gazeux est aspirée vers le venti lateur 7 et traverse la résistance 19a, entre la plaque déflectrice 28 et la voûte 18. Bien entendu on maintient le chauffage de l'enceinte 1 par la résistance 19a et la rotation du ventilateur 7 pendant la durée prédéterminée nécessaire à la cuisson complète du mets considéré. te fonctionnement du four pendant cette durée préétablie peut être assuré automatiquement par un système programmateur non représenté, connu en lui-même, et commandé à partir du pupitre 21. insi, la température du courant gazeux peut être régulée à une valeur comprise par exemple entre 50 et 3000 C, par un thermostat connecté de manière connue à la résistance 19a. En pluE des avantages mentionnés précédemment, le procédé de cuisson et le four prévus par l'invention apportent les effets techniques suivants Seules les veines gazeuses enrobant le mets à cuire sont chauffées, comme on l'a mentionné plus haut. -Ces veines peuvent donc être portées rapidement à la température requise et avec une puissance électrique relativement faible. te préchauffage habituellement nécessaire dans les fours de cuisson connus est avantageusement supprimé par l'invention, et la puissance nécessaire à la cuisson est réduite. A titre d'exemple numérique, la puissance électrique requise peut eAtre réduite de 2400 Watts pour un four classique à 1600 Watts pour un four du genre prévu par l'invention et de capacité voisine, ce qui représente une économie de puissance très substantielle. D'autre part, la résistance 19a est ajustée de façon que la puissance dissipée porte à 6000C en 2 minutes et demie environ la température de l'atmosphère au contact de la résistance, la température dans l'espace central 6 autour du mets étant d'environ 2000C. La cuisson peut donc être amorcée aussit8t après la mise soustension de- la résistance 19a. A titre indicatif, la distance entre deux éléments voisins 19c de cette résistance est d'environ 25 millimètres, et la distance entre deux-éléments adjacents 19c, 19d est d'environ 10 millimètres. Ces distances et le décalage des é1 éments 19c par rapport aux éléments 19d sont choisis de telle sorte que deux éléments voisins 19c, 19d se trouvent disposés sensiblement l'un dernière l'autre (figure 7) dans la direction moyenne d'écoulement du courant gazeux C. Cette disposition facilite l'écoulement du courant gazeux vers le ventilateur 7. La résistance 19a étant d'autre part montée en amont du ventilateur, la température de 6000C atteinte par l'atmosphère autour de la résistance est très largement suffisante pour pyrolyser toutes les particules graisseuses transportées par les gaz comme on l'a déjà vu, ce qui maintient le ventilateur 7 à l'abri de l'encrasse- ment. Par ailleurs on constate que la température des parois latérales 5 de l'enceinte 1 se maintient à environ 28000, grace au matériau calorifuge 35. L'expérience a montré aue cette température est encore suffisante pour provoauer-l'autonettoyage des particules et déchets qui peuvent parvenir au contact des parois latérales 5. On remarquera encore à ce sujet que le courant de gaz chauds tend à diriger les vapeurs graisseuses vers la résistance 19a plutôt que vers les parois latérales 5, ce qui contribue à maintenir la propreté de l'enceinte de cuisson 1. te fait que la résistance 19a n'est en contact avec aucune sole ou écran de répartition conne dans les fours classiques contribue également à maintenir la propreté de l'enceinte 1. Les rotules 15 en graphite montées sur l'axe 11 du ventilateur 7 suppriment la nécessité de lubrifier cet axe 11 ce qui constitue un avantage appréciable. Ces rotules 15 sont de préférence constituées par du carbographite imprégné de sels minéraux ou de l'un des métaux suivants plomb, antimoine, cuivre, étain, cette liste n'étant pas limitative. A titre indicatif, une vites-se de rotation du ventilateur 7 de 2400 à 2800 tours/minute environ souffle un courant gazeux à une vitesse de 8 à 10 mètres/seconde à la sortie du ventilateur 7. On conçoit donc aisément l'intérêt que présente le profilage aérodynamique de la voûte 18 et du carénage 26. l'expérience a montré que l'invention permet de réaliser-la cuisson des mets avec un gain de temps très sensible par rapport aux fours connus : par exemple un rôti de porc de 2 kilogrammes peut être cuit "à coeur" en 55 minutes seulement, ce qui représente un gain de 20 minutes environ sur le temps de cuisson avec un four classique. Dans la variante de réalisation du four représentée à la figure 2 la plaaue déflectrice 28 a été enlevée. La résistance 19a émet ainsi vers le mets à cuire un rayonnement calorifique schématisé nar les tirets IC. la disposition précédemment décrite des éléments 19c, 19d de la résistance 19a résulte d'un compromis visant à la fois à faciliter l'écoulement du courant gazeux et à permettre aux éléments 19c, 19d d'émettre un maximum de radiationsen direction de l'emplacement 6 du mets riuand la plage 28 est enlevée. Le faisceau de radiations 'nfra-rouges tend à détourner vers le fond 3 la partie du courant gazeux C qui circulait au-dessus de l'emplacement 6 occupé par le mets dans la réalisation précédente.Ce dernier est donc maintenant chauffé à la fois par radiations directes émises par la résistance 19a, et par le courant de gaz chauds C. Cette variante du four prévue par l'invention est destinée à réaliser la cuisson de viandes en laissant saignai't l'intérieur de celles-ci. Il est également possible d'utiliser le four en grilloir de la façon suivante La plaque déflectrice 28 étant enlevée, comme sur la figure 2, on coupe l'alimentation électrique du ventilateur tangentiel 7 et on met sous tension et en série les deux résistances 19a, 19b. te mets est alors grillé par les deux faisceaux de radiations chauffantes émis par les résistances 19a, 19b. On peut encore utiliser le four pour décongeler des aliments, à coeur et sans cuisson, grâce au manchon de gaz chauds C saturé de vapeurs humides, en réglant la température de ce manchon à 500C environ. Ceci constitue un avantage supplémentaire du four prévu par l'invention sur les fours habituels qui ne permettent pas en général une décongélation sans cuisson et à coeur. La figure 8 montre une variante de réalisation des résistances chauffantes 19a, 19b dans laquelle des ailettes métalliques'42, 43 sont montées transversalement aux éléments 19b, 19c. L'ailette médiane 43 est plane tandis que les ailettes 42 présentent des parties terminales recourbées 42a. Ces ailettes, schématisées en traits mixtes 43 sur la figure 7, accroissent la diffusion thermique dans l'atmosphère ambiante de l1 énergie dissipée dans les résistances. Elles augmentent sensi-blement le rendement thermique du four. L'invention n'est pas limitée aux réalisations et peut comporter des variantes d'exécution. On citera en particulier les suivantes - te ventilateur tangentiel 7 peut être remplacé par un ou plusieurs ventilateurs à pales disposés sensiblement dans un même plan perpendiculaire à la porte 2 du four. - te ventilateur peut être disposé latéralement par rapport à l'emplacement 6 destiné à être occupé par le mets à cuire. La résistance de chauffage sera alors montée au-dessus de cet emplacement, le profil de la voûte 18 étant adapté à cette disnosiaion. - tes moyens de chauffage de l'enceinte de cuisson 1 peuvent être différents de ceux décrits plus haut. Ils peuvent par exemple comprendre des tubes traversant le four et à-l'intérieur desquels circulent les gaz de combustion de brûleurs. Ces brûleurs peuvent être alimentés par du gaz ou par du mazout-, ou encore par des fluides surchauffés tels que des vapeurs ou des huiles. L'invention stapplique aussi bien aux fours de cuisson domestiques qu'à d'autres types de fours de cuisson comme les fours de charcuterie, de boulangerie ou de pâtisserie. REVEND ICAT IONS 1. Four de cuisson de mets, comprenant une enceinte de cuisson fermée par une porte et des moyens de chauffage de l'atmosphère de cette enceinte, au moins un ventilateur pour créer dans cette enceinte un courant de gaz chauds tournant en circuit fermé autour d'un espace central destiné à recevoir le mets, ce ventilateur étant monté à la partie supérieure du four avec son axe sensiblement perpendiculaire à la porte d'entrée, caractérisé en ce qusil comprend un carénage monté sous le ventilateur et servant dgécran entre -celui-ci et l'emplacement destiné à recevoir le mets, en ce que la surface supérieure de ce carénage comporte une portion sensiblement cylindrique facilitant ltécoulement aérodynamique du courant gazeux tangentiellement par rapport au ventilateur, et en ce que la vo11te-del'enceinte de cuisson est profilée pour favoriser l'écoulement aérodynamique du courant gazeux. 2. Four conforme à la revendication 1, comportant une résistance électrique de chauffage (19 a) disposée sur le circuit du courant gazeux latéralement au ventilateur (7) et une seconde résistance (19 b) de chauffage, caractérisé en ce que la seconde résistance de chauffage (19 b) est disposée de l'autre côté du ventilateur (7) entre le carénage (26) et la voûte (18) de enceinte (1,) * 3.Four conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que chaque résistance électrique (19 a, 19 b) comporte (fig. 7) des éléments (19 c, 19 d) reliés en formant un serpentin, superposés dans des plans sensiblement horizontaux et reliés par une barette transversale de maintien (25), deux éléments voisins (19 c, 19 d) étant disposés approximativement l'un derrière l'autre dans la direction moyenne d'écoulement du courant gazeux C. 4. Four conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que des ailettes de diffusion thermique sont montées sur chaque résistance électrique. 5. Four conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour créer la circulation du courant gazeux comprennent un moteur électrique d'entralnement du ventilateur, l'arbre de ce moteur étant accouplé à l'axe du ventilateur par un cabale flexible. 6. Four conforme à l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les extrémités de l'axe du ventilateur traversent des paliers de support, caractérisé en ce que des rotules en graphite sont engagées dans- les paliers de manière coulissante sur les extrémités de l'axe du ventilateur. 7. Four conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comprennent des tubes traversant le four et à l'intérieur desquels circulent soit des gaz due combustion de brûleurs, soit des fluides surchauffés