Brevet FR2514474A1 — publié le 19830415

La présente invention concerne un dispositif de chauffage d'un bain d'huile au moyen de brûleurs a gaz. Une application immédiate est l'application culinaire, et c'est dans cette idee que sera décrit le mode de réalisation de l'invention. Le bain d'huile peut être employé directement pour la cuisson d'aliments frits par immersion dans l'huile préalablement chauffée. On peut aussi utiliser le dispositif à d'autres fins qu'une friteuse. Comme on le verra par la suite, il permet d'obtenir une grande uniformité de température sur une surface étendue, et cette propriété est susceptible d'intéresser la cuisson de nombreux aliments, chaque fois que celle-ci doit être réalisée par mijotage ou au bain-marie. Outre l'application à la cuisine, l'invention est particulièrement bien adaptée au chauffage au gaz d'un bain d'huile, pour des applications industrielles, par exemple dans les radiateurs à circulation d'huile. Ceux-ci sont jusqu'à présent alimentés en énergie electrique, qui permet une régulation thermostatique efficace, mais possède une inertie thermique élevée. Une température insuffisante ne permet pas de saisir les aliments, qui alors s'imprègnent d'huile et perdent leurs qualités diététiques. Mais d'autre part, il est nécessaire de ne pas dépasser la température de destruction de l'huile, environ 2500. Et cette température ne doit être dépassée en aucun point du bain : la présence de points chauds provoquerait une dégradation rapide du bain, novice pour les aliments, et économiquement peu rentable. Dans les applications de chauffage par l'huile, il est nécessaire de porter celle-ci à une température suffisamment élevée pour permettre une utilisation efficace. Par exemple, pour obtenir une cuisson satisfaisante, une température d'au moins 1800 est nécessaire. Pour toutes ces raisons, le chauffage électrique a jusqu'a présent ée préféré , il permet, par la multiplication des résistances, une homogénéisation de la température de peau de la cuve d'huile, et, par le biais d'une régulation thermostatique, le maintien de celle-ci dans l'intervalle de température étroit qui est imposé. Mais un tel chauffage ne fonctionne que par conduction, ce qui a pour conséquence une inertie thermique importante. Or, il est nécessaire de pouvoir disposer d'une puissance de chauffe importante, et ceci de façon quasiment instantanée. C'est le cas notamment lorsque l'aliment à frire est plongé dans le bain d'huile. Etant à la température ambiante (20 O) ou surgelé (-180), il va-provoquer un refroidissement rapide de l'huile. Un apport immédiat de calories est nécessaire pour ne pas descendre au-dessous de la température limite, de l'ordre de 1800, qui permet une bonne cuisson sans imprégnation grasse. Cette contrainte limite nécessairement la quantité d'aliments pouvant être cuits à chaque cycle de cuisson, réduisant ainsi la capacité de production de la friteuse dans les applications professionnelles. Il a été proposé, pour obtenir cette vitesse de chauffe, d'utiliser des brûleurs à gaz classiques, à air induit, (où seul le gaz est amené sous pression et ot l'aspiration de l'air se fait naturellement), en remplacement des résistances électriques. Mais le rendement de ceux-ci reste médiocre, et en outre des points de flamme sont susceptibles de provoquer l'apparition de points chauds dans l'huile, conduisant à sa dégradation rapide. Au contraire, l'invention utilise des brûleurs à combustion chambrée et à convection forcée, où le gaz et l'air sont amenés sous pression au brûleur. La caractéristique des brûleurs de ce type, qui ont fait leurs preuves dans l'industrie et ont pu récemment être minia turisés, est leur grande puissance de chauffe, ainsi qu'une vitesse des gaz très élevée en sortie du brûleur ; cette vitesse peut être supérieure à 50 m/s, l'énergie cinétique conférée à l'air par le ventilateur de mise sous pression étant restituée en sortie du brûleur. Pour parvenir aux conditions de rendement et d'homogénéité de chauffe précédemment exposées, l'invention emploie au moins un brûleur à gaz de ce type, en combinaison avec un circuit de combustion placé en sortie des brûleurs, pour allonger le circuit des produits de combustion, et dont les parois sont, pour la plus grande partie de leur surface , en contact avec le bain à chauffer. I1 y a ainsi, en sortie du brûleur ou des brûleurs, création de chicanes. On conçoit bien qu'un brûleur classique, à convection naturelle, n'aurait pas un pouvoir d'entraînement suffisant pour vaincre les pertes de charge crées, et que, dès lors, apparaîtrait un gradient de température important, avec naissance de points de surchauffe. La présence du circuit de combustion irait ainsi à l'encontre du but recherché. En outre, le circuit rendrait dangereux le fonctionnement de l'appareil avec un brûleur classique l'allongement du trajet des gaz produirait une instabilité de la flamme, qui ne peut être palliée qu'avec un brûleur à combustion chambrée, dont le principe de fonctionnement assure une sécurité totale du fait de l'accrochage permanent de sa flamme. Enfin, les brûleurs à convection forcée étant généralement bruyants, les chicanes ont un effet d'atténuateur acoustique, à la manière du pot d'échappement d'un moteur automobile. Dans un mode préféré de réalisation, le circuit de combustion est formé d'une série de tubes parallèles, chacun de ces tubes ayant une extrémité commune ouverte sur une chambre collectrice unique, et l'autre extrémité pourvue d'un brûleur, ou bien ouverte sur un circuit d'échappement des produits de combustion. Avantageusement, les tubes sont immergés dans le bain à chauffer, pour permettre à la totalité de leur surface d'être en contact avec celui-ci . Les tubes pourvus d'un brûleur, et ceux ouverts sur le circuit d'échappement, sont respectivement alternés. D'autres caractéristiques et avantages de- l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, faite en référence aux figures annexées, où - la figure L est une vue perspective, partiellement arrachée, d'un dispositif de chauffage selon l'invention, - la figure 2 est une vue en plan montrant le circuit de combustion et le trajet des gaz. Sur la figure 1, on peut voir la cuve 100 destinée à recevoir l'huile à chauffer, les brûleurs 200, le circuit de combustion 300, et la mitre 400 pour 1 'éva- cuation des gaz brûlés. On peut employer un ou plusieurs brûleurs ; sur la figure l-a été representé un mode de réalisation avec deux brûleurs. Chacun de ces brûleurs peut par exemple être un brûleur du type TCS 8E, conçu par la Demanderesse. Ces brûleurs, malgré leurs dimPnsions ré- duites, permettent d'assurer une combustion parfaite avec une vitesse élevée de sortie des gaz. Leur plage de réglage est étendue, et ils possèdent un contrôle sans inertie par cellule optique ainsi qu'un allumage électrique, tous deux intégrés au brûleur (non représentés). L'emploi de deux brûleurs suffit pour obtenir une puissance de chauffe totale de 25 Kw, amplement suf fi- sante pour une cuve susceptible de contenir 28 litres d'huile. La figure 2 montre le détail du circuit de chauffage. I1 met en oeuvre cinq tubes immergés 310, 311, 320, 321, 322, une chambre 340 mettant en communication l'extrémité commune des tubes, un collecteur 330 pour la reprise des fumées à l'autre extrémité des tubes non munis de brûleurs, et deux carneaux latéraux 331 et 332 reliés à la mitre d'évacuation 400. Les brûleurs sont situés à une extrémité des canaux 310 et 311 ; la chambre 340 refoule les produits de combustion issus de ces canaux vers les autres canaux 320, 321, 322 ; les gaz brûlés sont ensuite acheminés par le collecteur 330 et les carneaux 331 et 332 vers l'extérieur pour y être évacués. On constate que de cette manière le circuit de combustion a pu être allongé plus de trois fois par rapport à la longueur d'un canal unique. Dans ces conditions, le seul tirage naturel serait insuffisant, même avec un extracteur, pour provoquer une convection induite et une circulation des gaz à vitesse élevée. C'est pourquoi l'emploi de brûleurs à convection forcée est proposé pour vaincre les multiples pertes de charge créées dans ce circuit de combustion. Avantageusement, les parois intérieures du circuit d'échappement des produits de combustion sont calorifugées au moyen d'un matériau réfractaire. La cuve et les différents tubes sont réalisés en acier inoxydable. L'utilisation de ce matériau s'impose tant pour des raisons d'hygiène que de rentabilité, et bien que l'utilisation d'aluminium ou de cuivre soit préférable du seul point de vue thennique. Néanmoins, la très grande puissance de chauffe permet de compenser la conductibilité thermique moyenne de l'acier. Des essais comparatifs ont été réalisés entre le dispositif selon l'invention et un dispositif utilisant cinq brûleurs à convection induite (un brûleur dans chaque tube ; chaque tube débouche directement vers la mitre) : pour chauffer 28 litres d'huile de 200 à 1800, on a pu réaliser une économie de combustible de 35 % environ, et obtenir une réduction de 40 % environ du temps de montée en température. La température des gaz de combustion en sortie de mitre est passée de 3300 à moins de 2000 en régime établi, confirmant ainsi l Pour chaque cycle de cuisson, on a pu réduire de près de 50 % la durée de ce cycle, et économiser plus de 40 % de combustible pour chaque cycle de cuisson et de remontée en température. Bien entendu, le mode de réalisation décrit n'est aucunement limitatif, et de nombreuses variantes peuvent être envisagées conformément à l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage d'un bain d'huile ou analogue, caractérisé en ce qu'il comporte, en combi naison, . au moins un brûleur (200) à gaz à combustion chambrée et à convection forcée, un circuit de combustion (300), placé en sortie des brûleurs, pour allonger le circuit des produits de combustion, et dont les parois sont, pour la plus grande partie de leur surface, en contact avec le bain (100) à chauffer. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de combustion est formé d'une série de canaux parallèles (310, 311, 320, 321, 322), chacun de ces canaux ayant une même extrémité ouverte sur une chambre collectrice (340) unique, et l'autre extrémité pourvue (310, 311) d'un brûleur, ou bien (320, 321, 322) ouverte sur un circuit (330, 331, 332, 400) d'échappement des produits de combustion. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les canaux pourvus d'un brûleur, et les canaux ouverts sur le circuit d'échappement, sont respectivement alternés. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les canaux sont immergés dans le bain à chauffer, de façon que la totalité de la surface de leur paroi extérieure soit en contact avec celui-ci. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les canaux sont formés de tubes en acier inoxydable. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les parois intérieures du circuit d'échappement des produits de combustion sont recouvertes de matériau réfractaire.