Brevet FR2509435A1 — publié le 19830114

BRULEUR A GAZ COMBINE A TRANSMISSION DE CHALEUR PAR CONVECTION ET RAYONNEMENT. NOTAMMENT POUR APPAREILS DE CUISSON AU GAZ. La présente invention concerne l'agencement d'un brûleur à gaz, qui transmet la chaleur produite en cours de combustion, d'une part, par convect-ion et, d'autre part, sous la forme d'un rayonnement thermique, les produits de combus- tion à haute température s'écoulant, au cours de la transmission de chaleur par convection, uniformément le long de la paroi de recipient alors que, lors du rayonnement thermique, la quantité de chaleur est également repartie uni formément, ce qui augmente le pourcentage utilise de la quantité de chaleur produite et ce qui améliore dans une large mesure le rendement duMbrûleur. On utilise le gaz depuis longtemps comme combustible (porteur d'énergie) et très fréquemment pour la cuisine, la chaleur produite par le brûleur étant transmise à la surface inferieure de delimitation de la partie de fond, en correspondance à la direction d'écoulement naturel résultant de la différence de température, par convection sur le côté du récipient contenant le produit alimentaire à cuire. Pour la cuisson, des conditions relativement sévères sont imposées au brûleur à gaz en ce qui concerne la technologie.Du fait que les besoins en chaleur varient dans des limites assez larges (pour la première cuisson, les besoins en chaleur sont assez élevés mais, par contre, lors de la poursuite de la cuisson des produits alimentaires déjà cuits, notamment pour la cuisson en volume fermé, la quantité de chaleur est assez faible), il est extrêmement important d'assurer une transmission uniforme de la chaleur. L'exploitation d'une proportion aussi grande que possible que la quantité de chaleur produite par le brûleur (ce qui correspond à un haut rendement) a un effet favorable non seulement sur la rapidité de la cuisson mais, également, sur la rentabilité, et un brûleur de haut rendement permet de réaliser une grande économie d'énergie à égalité de puissance de cuisson par rapport à un autre brûleur. Les brûleurs à gaz connus, utilisés dans un large domaine et considérés depuis longtemps comme la seule solution dans le domaine des brûleurs de cuisinières se composent de la buse, du tube venturi, de la tubulure en forme de pipe et de la rosette disposée sur la pipe et par laquelle sort le gaz pré-mélangé (partiellement) avec l'air; les petites flammes qui ont chauffé le récipient sortent des intervalles existant dans la rosette. De cette manière, la transmission de chaleur dans la zone des flammes s'effectue de façon ponctuelle et il en résulte un brûlage des produits alimentaires - notamment les produits d'assez grandes densité - et il arrive notamment que les produits brûlés épousent précisément le profil du brûleur. A cet égard, il est à noter qu'on n'a pas pu réduire la puissance de tels brûleurs au maximum jusqu'à 65 à 70% de la puissance nominale par suite du risque de rétro-allumage et, également, le rendement n'a pas été particulie- rement élevé. On a effectué de nombreux essais pour améliorer la conception des brûleurs de cuis-son. On connaît une solution dans laquelle le gaz pré-mélangé est introduit à l'intérieur d'une chambre de combustion; la chambre de combustion est ouverte à sa partie inférieure et, par suite de la difference de température (effet de cheminée) l'air pénètre également par le bas dans la chambre de combustion où la combustion s'effectue dans un volume bien défini; les produits de combustion sortant du brûleur échauffent uniformément le fond du recipient sur toute sa surface et l'écoulement ascendant desdits produits provoque également un échauffement du côté du récipient. Les brûleurs du type précité possèdent un meilleur rendement que les brûleurs plus anciens et, également, la régulation a pu être réalisée dans de plus larges limites. La transmission de chaleur s'effectue cependant encore par convection, tandis que la majeure partie du rayonnement émis par les flammes parvient sur les autres cuisinières en les échauffant et en restant non-utilisées. Ultérieurement, lorsqu'on a utilisé dans les cuisinières électriques des plaques de base conductrices de la chaleur mais cependant électriquement isolantes et des plaques de cuisson fixées sur celles-ci et pourvues d'un câblage de profil plat, on a également employé dans les cuisinières à gaz des plaques de cuisson en dessous desquelles on a disposé des brûleurs rayonnants céramiques de types connus, qui transmettent la majeure partie de la chaleur engendrée,sous la forme d'un rayonnement traversant la plaque de cuisson, au fond du récipient; entre temps, la plaque de cuisson proprement dite est échauffée, de sorte qu'on peut utiliser pour le maintien en chaleur des récipients plus petits. Avec ces cuisinières, les produits de combustion s'écoulent en dessous de la plaque de cuisson de la cuisinière et sont canalisés jusqu'en un endroit profilé de façon approprié; la quantité de chaleur importante qui est entraînée par les produits de combustion diminue cependant le rendement du système de chauffage. Un autre inconvénient de ces solutions consiste en ce que toute la surface chaude des plaques de cuisson ne peut que rarement être utilisée, de sorte qu'on perd également dans ce cas de la chaleur. En outre, avec les appareils de cuisson du type précité, la paroi latérale du récipient de cuisson ne participe en aucune manière, par suite de l'absence d'une transmission de chaleur par convection, à l'échange de chaleur, ce qui se traduit par une autre altération des conditions de transmission de chaleur et des propriétés de cuisson. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des réalisations connues. L'invention concerne un brûleur à gaz, qui est essentiellement un brûleur à gaz rayonnant, mais qui offre cependant la possibilité, grâce à son agencement structural, de transmettre le contenu de chaleur des produits de combustio sortants par convection au récipient de cuisson, et précisément dans les mêmes conditions d'écoulement qu'avec les brûleurs de cuisson classiques; de cette manière, la paroi latérale du récipient de cuisson participe à nouveau à la transmission de chaleur, de sorte que la chaleur produite est transmise de deux manieres différentes et en grande partie au récipient de cuisson et, simultanément, on est assuré d'obtenir un bon rendement.On atteint l'objectif envisagé du fait que les produits de combustion, malgré la transmission de chaleur par rayonnement thermique, arrivent sur le récipient de cuisson en produisant sur sa paroi une transmission de chaleur par convection. Le brûleur selon l'invention peut être utilisé aussi bien dans des cuisi nières à gaz de conceptions modernes comportant des plaques de cuisson, que dans les cuisinieres pourvues de brûleurs traditionnels et comportant des plaques de cuisson ouvertes, mais il est cependant possible d'utiliser le brûleur selon l'invention, à la place du brûleur de la cuisinière traditionnelle sans nécessiter l'échange de ces appareils. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données a titre illustratif mais non limitatif. La Fig. 1 représente en coupe un brûleur approprié pour être utilisé dans une cuisinière pourvue de plaques de cuisson modernes. La Fig. 2 représente également en coupe la version utilisable, à la place de ce qu'on appelle la "pipe de brûleur" d'une cuisinière classique. Dans la version représentée sur la Figure 1, la robinetterie de type connu, fixée sur la plaque de foyer 1 de l'appareil de cuisson (cuisinière à gaz, etc.) - dont l'organe de manoeuvre 4 dépasse du panneau extérieur de revêtement 2 de l'appareil de cuisson - et la buse 17 placée à la suite du robinet 3 assurent l'alimentation en gaz. Le gaz sortant de la buse 17 parvient dans le tube venturi 18 où il est mélangé à l'air en étant canalisé vers le brûleur. Dans la plaque de recouvrement 5 délimitant supérieurement la cuisinière, il est prévu une plaque de cuisson 6 constituée d'un matériau laissant passer le rayonnement thermique. En dessous de cette plaque est dispose le brûleur à gaz qui est monté dans le compartiment 13. Le compartiment 13 est relié, par l'in termédiaire d'une surface réfléchissante 12, ayant avantageusement la forme d'un paraboloîde de révolution, à la plaque de cuisson 6. Sur la plaque de cuisson 6 est disposé le support de récipient 7, qui maintient le récipient au-dessus de la plaque de cuisson à une hauteur telle que les produits de combustion puissent passer dans l'intervalle défini par l'espacement existant entre les deux parties précitées.Au-dessus du brûleur,il est prévu dans la plaque de cuisson 6 une ouverture 11 permettant la sortie des produits de combustion. Sur la plaque de cuisson 6, et autour de l'ouverture 11 assurant la sortie des produits de combustion, il est prévu au-dessus la collerette supérieure 9 et en dessous la collerette inférieure 10. Au milieu du brûleur, à l'intérieur du compartiment 13 et exactement en dessous de l'ouverture 11 assurant la sortie des produits de combustion, il est prévu une chambre cen trale 19 qui est ouverte à sa partie supérieure et qui est fermee en bas par la plaque d'obturation inferieure 20. Cette plaque d'obturation 20 est fixée, en association avec des composants connus, de façon démontable sur le compar timent à brûleur 13. Dans la partie de forme annulaire existant entre la paroi extérieure du compartiment 13 et la chambre centrale 19, il est prévu entre les joints d'étanchéité 14, un radiateur céramique 15 de type connu en dessous duquel est placée la chambre annulaire de distribution 16 - dans laquelle débouche le tube venturi 18. Le récipient de cuisson 8 est placé sur le support 7 au-dessus de l'ouverture 11 assurant la décharge des produits de combustion. Dans l'appareil de cuisson de type classique représenté sur la Figure 2, la disposition des organes d'alimentation en gaz, c'est-à-dire la robinetterie 3 fixée sur le bâti de cuisinière 1, son organe de manoeuvre 4, le panneau ex térieur de revêtement 2 et la buse 17 reliée à la robinetterie 3, concordent avec les composants correspondants représentés sur la Figure 1. Dans l'ouverture circulaire de la plaque de recouvrement 5, il est prévu le support de récipient 21 (de forme annulaire) qui est pourvu des plaques portantes 22. La pipe portant le brûleur à gaz est suspendue à la moulure 28 formée surle bâti de cuisinière 1, à savoir avec interposition du dispositif de suspension 27 et de manière que le tube venturi 18 soit placé en regard de la buse 17.Pour pouvoir être assuré d'une répartition plus uniforme du mélange gaz-air, on dispose au-dessus du tube venturi 8 une plaque déflectrice 26; l'agencement des éléments disposés dans le compartiment à brûleur 13 ainsi que du radiateur 15 fixé avec les joints d'étanchéité 14, de la chambre de distribution 16 de forme annulaire qui est placée en dessous, de la chambre centrale 19 et de sa plaque d'obturation 20, est conforme à ce qui a été décrit ci-dessus, la différence consistant simplement dans ce cas en ce que l'élément de fixation 25 de type connu, démontable et avantageusement chargé par ressort est utilisé pour maintenir la plaque inférieure d'obturation 20 de la chambre centrale.Le compartiment à brûleur 13 est associé à une surface de fond 12 ayant avantageusement la forme d'un paraboloîde de révolution et obturée par une plaque de recouvrement 23 pourvue d'une collerette inférieur et d'une collerette supérieureetconstituée d'unmatériau laissant passer le rayon La chambre centrale 19 du brûleur est délimitée par une paroi 24. Le brûleur agencé de cette manière peut être monté dans des cuisinières à gaz classiques et fabriquees en série, en étant pourvu d'un profil et d'un dimensionnement appropriés, à la place de ce qu'on appelle des "pipes de brûleui du fait du démontage simple des pipes et, également, de la simplicite de mise en place du brûleur selon l'invention, il est possible d'utiliser ce brûleur également dans les cuisinières à gaz traditionnelles sans leur apporter de grandes modifications. Pendant la marche du brûleur à gaz représenté sur la Figure 1, le gaz s'écoule, après ouverture du robinet 3, de façon à pénétrer par l'intermédiaire de la buse 17 dans le tube venturi 18 où il se mélange avec l'air; ensuite, le mélange gaz-air parvient dans la chambre annulaire de distribution 16 où il se repartit uniformément pour parvenir enfin, sous l'effet de sa pression, dans les intervalles existant dans le radiateur 15 de forme annulaire, constitue de céramique poreuse et monté de façon étanche, par l'intermédiaire des joints 14, dans le brûleur, le mélange gaz-air parvenant ensuite dans le volume situé audessus de ce radiateur 15.En tenant compte du fait que le volume des intervalles du radiateur 15 est plus petit que la section de passage du tube venturi 18, la répartition de pression dans la chambre annulaire de distribution 16, et par conséquent sur la surface du radiateur 15, est uniforme. Le gaz sortant peut être enflammé manuellement par l'intermediaire de l'ouverture 11 assurant la décharge des produits de combustion, mais il va de soi qu'on peut utiliser avantageusement tout dispositif d'allumage incorpore de type connu. Du fait que la vitesse d'écoulement du gaz traversant les intervalles ménagés dans le radiateur 15 formé de céramique est plus faible que la vitesse de combustion, la flamme "pénètre" dans le corps en céramique, elle produit son échauffement et il en résulte un rayonnement puissant. Ce rayonnement est dirigé par la surface réfléchissante 12 approximativement parallèlement vers le fond du récipient 8. Les gaz de combustion à haute température s'écoulent par l'intermediaire de l'ouverture 11,assurant la décharge des gaz en question, également en en direction du fond du récipient 8 précité; ces gaz de combustion se répartissent sur le fond du récipient puis, par suite de leur température, ils s'écoulent vers le haut le long de la paroi verticale du recipient laquelle ils cèdent une proportion importante de la chaleur qu'ils contiennent. S'il se produit un débordement du produit alimentaire, celui-ci s'étale sur la plaque de cuisson 6. Dans le cas d'une faible quantité de matière, la col le rette supérieure 9 de la plaque de cuisson 6 empêche que le produit alimentaire qui a débordé puisse pénétrer dans le brûleur. Dans le cas où une assez grande quantité a débordé, celle-ci penètre dans l'ouverture, mais elle ne peut cependant s'étaler sur la moitie inférieure de la plaque de cuisson - par suite de la collerette -inférieure existant dans cette zone - de sorte que le produit alimentaire qui a débordé parvient dans la chambre centrale 19 où il ne perturbe pas le fonctionnement du brûleur et peut être enlevé apres démontage de la plaque d'obturation 20. Ainsi, on est assuré d'un fonctionnement non perturbé du brûleur également dans le cas d'un débordement du produit alimentaire (accident technologique). Du fait de l'agencement approprié des éléments de fixation de type connu, de préférence chargés par ressorts et qui assurent la fixation de la plaque inférieure d'obturation 20 de la chambre centrale 19, on peut obtenir que, lors de la pénétration d'une quantité excessive de produit alimentaire dans le brûleur, la plaque inférieure d'obturation 20 se détache, de sorte que le produit alimentaire est automatiquement énlevé du brûleur. Lors de la mise en service du brûleur de la Figure 2, l'allumage est ef fectué de la même manière. Dans ce cas, le rayonnement thermique émis par le radiateur 15 atteint le fond du récipient 8 par l'intermédiaire de la plaque de recouvrement 23, auquel cas l'écoulement des gaz de combustion se produit de la manière déjà decrite. Si le produit alimentaire déborde, sa pénétration dans le brûleur est empêchée par les collerettes supérieure et inférieure prévues sur la plaque de recouvrement 23; s'il se produit malgré tout une pénétration d'une certaine quantité de matière alimentaire dans la chambre centrale 19 du brûleur, le processus déjâ décrit se deroule alors. Les brûleurs selon l'invention peuvent être combiné avec tout dispositif d'allumage de type connu, ou bien avec un élément de contrôle de flamme de type connu, auquel cas les électrodes d'allumage ou bien les organes de détection de l'élément de contrôle de flamme sont placés au-dessus du radiateur 15. Les brûleurs agencés de cette maniere combinent les avantages des brûleurs classiques assurant une transmission de chaleur par convection et des nouveaux brûleurs à rayonnement sans être affectés par les inconvénients rencontres dans l'art antérieur, ce qui permet d'obtenir un meilleur rendement. REVENDICATIONS 1.- Brûleur à gaz combiné à transmission de chaleur par convection et par rayonnement, notamment pour appareils de cuisson à gaz, qui comporte un robinet de commande (3) de typeconnu fixé sur le châssis de l'appareil, une buse (17) reliée à ce robinet et un tube venturi(18)placé à l'opposé de la buse, brûleur caractérisé en ce qu'il est prévu dans le compartiment à brûleur (13) une chambre de distribution (16) de forme annulaire, délimitée par une paroi intérieure (24), un radiateur (15) de forme annulaire, fixé de façon étanche à son extrémité superieure et constitué avantageusement de céramique, une chambre centrale (19) entourée au milieu du compartiment à brûleur (13) par la paroi de chambre de distribution (24), une plaque inférieure d'obturation assurant la fermeture inférieure de la chambre et, au-dessus du radiateur, une surface réfléchissante (12) fixée sur le compartiment (13) et ayant avantageusement la forme d'un parabololde de révolution et, en outre, un tube venturi (18) relié à la chambre annulaire de distribution (16). 2.- Brûleur à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un support de récipient (7) au-dessus du brûleur, sur la plaque de cuisson (6) fixée sur la plaque de recouvrement (5) et constituée d'un matériau laissant passer le rayonnement, et en ce qu'il est en outre prévu, au-dessus de la chambre centrale (19) du brûleur, une ouverture (11) assurant l'évacuation des gaz de combustion et qui est pourvue, le long de sa périphérie, d'une collerette supérieure (9) de forme circulaire et d'une collerette inférieure (10) (Figure 1). 3.- Brûleur à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu au-dessus du brûleur un support de récipient (21) fixé sur la plaque de recouvrement, et en ce qu'il est en outre prévu une plaque de recouvrement (23) reposant sur la surface réfléchissante (12) fixée sur le compartiment à brûleur (13), constituée d'un matériau laissant passer le rayonnement, pourvue d'une ouverture, dont le diamètre est égal ou inférieur à celui de la chambre centrale (19) du brûleur et munie le long de ladite ouverture d'une collerette superieure et d'une collerette inférieure (Figure 2). 4.- Brûleur à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, carac terse en ce qu'une plaque déflectrice (26) est placée dans la chambre annulaire de distribution (16) dans une position située en regard et/ou au-dessus du raccord du tubeventuri (18). 5.- Brûleur à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac térisé en ce que la plaque inférieure d'obturation (20) de la chambre centrale (19) est fixée de façon démontable à l'aide d'un ou plusieurs éléments de fixation de types connus et de préférence chargés par ressorts. 6.- Brûleur à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'allumage de type connu et/ou un élément de contrôle de flamme de type connu.