Brevet FR2550612A1 — publié le 19850215

L'invention concerne un dispositif de régulation, avec le minimum de variation de température, du chauffage d'une plaque de cuisson Ce dispositif concerne la régulation d'un chauffage par gaz chaud ou par un appareillage électri5 que. Jusqu'à présent, lors de l'utilisation des plaques de cuisson, le dispositif que l'on a utilisé pour régler la température de la plaque de cuisson n'avait pas une sensibilité suffisante pour obtenir une plage de températures de cette plaque, entre la valeur haute et la valeur basse, inférieure à environ 8,3 à 11,1 C, ce qui a nécessité une dépense considérable d'énergie calorifique pour porter la température de la plaque à l'état préféré de fonctionnement et pour la maintenir sous charge lorsque la température de la plaque est tombée pendant la partie "arrêt" ou "hors service" du cycle de chauffage Pour économiser à la fois de l'énergie calorifique et du temps de fonctionnement, on souhaite que la gamme des températures du milieu de cuisson corresponde à moins de commutations "marche-arrêt" ou "température élevée-tempé20 rature basse" Comme exemples de tentatives antérieures visant à résoudre ce problème, on peut citer les brevets USA-2 846 147 et US-A-3 511 971, pour des poêles de friture profonde avec des matières grasses et pour une plaque de cuisson, respectivement et la présente invention est destinée 25 à constituer un perfectionnement par rapport aux principes utilisés dans lesdits brevets antérieurs. On pourrait résumer l'invention en indiquant que l'on peut obtenir un réglage précis de la température d'une plaque de cuisson en fixant un thermostat, du type tubulaire ou à résistance, directement contre le côté inférieur de la plaque de cuisson, le thermostat étant pour sa plus grande partie disposé loin d'un contact direct avec le dispositif de chauffage de la plaque et ayant une partie relativement faible de son extrémité extérieure exposée à l'action de ce dispo35 sitif de chauffage et en contact direct avec lui, la principale partie du thermostat répondant progressivement à toute variation de température de la plaque de cuisson, pour commander le dispositif de commutation "marche-arrêt" faisant fonctionner la source d'énergie calorifique, et ladite partie exposée complétant directement l'action du corps principal du thermostat pour accélérer sa réponse à la vitesse de variation de la température de la plaque de cuisson, cette partie exposée étant affectée par l'énergie thermique immédiatement appliquée, pour un fontionnement plus précis du dispositif de commutation et une commande plus précise de la source d'énergie. En ajustant l'amplitude d'exposition de la partie exposée du thermostat, c'est-a-dire en la faisant varier par exemple entre la moitié et les trois-quarts de la longueur de la partie exposée, on peut régler la gamme de températures marche-arrêt de fonctionnement de la source de chaleur pour 15 correspondre à n'importe quelles dimensions de plaques de cuisson ou de grils et pour correspondre à n'importe quelle gamme de charges que la plaque peut devoir assurer au cours de fonctionnement. Une forme spécifique de mise en oeuvre de l'inven20 tion, dans le cas de l'application à une plaque de cuisson à chauffage par gaz, et une variante schématique dans le cas de l'application de l'invention à une plaque de cuisson à chauffage électrique, sont décrits plus en détail, à titre d'exemples illustratifs et nullement limitatifs, en regard 25 des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue de côté, par le bas, d'une plaque chauffée par du gaz et montrant le positionnement du dispositif perfectionné de régulation de la température de la plaque; la figure 2 est une coupe le long de la ligne 2-2 de la figure 3, de la plaque équipée de son dispositif de régulation de température; la figure 3 est une coupe, le long de la ligne 3-3 de la figure 1, de la plaque équipée de son dispositif de 35 régulation de la température; et la figure 4 est un schéma montrant le positionnement d'un thermostat du type à réservoir ou renflement sur une plaque de cuisson à chauffage électrique. Comme on le voit sur la figure 1, l'ensemble à rôle de thermostat 10 est monté sur le dessous de la plaque ? 2 de cuisson approximativement au centre de la principale zone de fonctionnement de cette plaque et cet ensemble s'étend transversalement par rapport à la plaque, de sorte que le capillaire 14 du tube de thermostat se dirige vers le bord avant de la plaque en vue d'une liaison avec le dispositif de commutation du système de brûleur(s) à gaz, qui n'est pas 10 représenté. Le thermostat 16, qui est de type tubulaire contenant un fluide, est représenté sur la figure 2 et, tel qu'il est représenté, il est placé carrément contre la plaque et serré en place par une plaque 18 de pression et une vis 20 vissée 15 dans un écrou 22, lequel fait partie intégrante d'une gaine externe 24 formant bouclier de protection contre la chaleur. Dans le cas de l'assemblage boulonné représenté, la gaine externe 24 s'étend sensiblement sur toute la longueur du tube 16 de thermostat, suffisamment pour protéger celui-ci contre 20 un contact avec les gaz de combustion du système de chauffage de la plaque de cuisson Par ailleurs, il suffit que la plaque 18 de pression présente une longueur suffisante pour serrer fermement le thermostat 16 contre la plaque 12 de cuisson On voit sur les figures 2 et 3 que la vis 20 pénètre 25 à l'intérieur des gaines 24,26 et vient porter contre la plaque 18 de pression. Comme représenté sur les figures 2 et 3, l'ensemble à rôle de thermostat comprend une gaine interne 26, à rôle de bouclier de protection contre la chaleur, qui s'étend sensiblement d'une extrémité à l'autre de la gaine externe 24 et en sort vers le bord avant 28 de la plaque 12 de cuisson pour protéger le capillaire 14 des gaz chauds du système de chauffage de la plaque de cuisson De préférence, les gaines 24 et 26 de protection contre la chaleur sont soudées au côté inférieur de la plaque 12 et, bien entendu, la gaine interne 26 présente une ouverture 30 par laquelle la vis de serrage 20 peut passer pour venir au contact de la plaque 18 de pression. Comme représenté sur la figure 2, le réservoir 32 du thermostat fait saillie de l'extrémité externe du tube du thermostat au-delà de l'extrémité interne de la gaine 24 de façon à être directement au contact des gaz du système de chauffage de la plaqueet l'on peut facilement régler l'amplitude de cette saillie tout simplement en dévissant un peu la vis 20 de serrage et en faisant coulisser longitudinalement le thermostat sous la plaque 18 de pression, selon ce qui peut s'avérer souhaitable pour obtenir la gamme voulue de températures-correspondant à un intervalle ou une différence de température "marche-arrêt" que l'on souhaite pour une dimension particulière de plaque de cuisson et pour une charge de travail particulière de cette plaque On voit 15 sur la figure 2 que l'extrénité ou réservoir 32 a une surfare de section droite inférieure à celle du tube 16 Le commutateur mettant en marche la source de chaleur et en arrêtant le fonctionnement peut être du type sensible à la pression du fluide logé dans le tube 16. On détermine par tâtonnement l'amplitude de la zone exposée du thermostat, par exemple la saillie du réservoir 32 comme représenté sur la figure 2, pour parvenir à trouver la zone exposée donnant un minimum voulu de chute de temperature sans provoquer des cycles "marche-arrêt", car si l'on 25 expose aux gaz chauds de combustion une trop grande surface du réservoir 32, le thermostat va raccourcir les cycles marche-arrêt et les brûleurs ne resteront pas en fonctionnement pendant le temps nécessaire pour maintenir pour la plaque de cuisson la gamme voulue de températures entre "marche et arrêt" Dans des conditions d'absence de charge, le système de régulation va maintenir une température très précise mais, dans des conditions de forte charge, la mise en arrêt commandée par le thermostat risque de nuire au plein débit de gaz du brûleur quand un tel chauffage est-nécessaire. 35 Lorsque l'on a adopté un modèle particulier de thermostat, dont tous les exemplaires ont les mêmes dimensions physiques, la même épaisseur de paroi du réservoir, le même métal pour constituer le réservoir et le même fluide hydraulique, l'amplitude de l'extension du réservoir, déterminée expérimentalement, peut être la même pour toutes les installations de plaques ou de grils de mêmes dimensions et dans le même état de charge. Par exemple, une plaque typique de cuisson, chauffée au gaz, peut comprendre une plaque de 91,4 cm x 60,9 cm, comportant un tube de thermostat d'environ 20,3 cm de longueur avec une saillie de réservoir de 2,5 cm Le tube du thermostat 10 sera protégé contre la flamme de gaz et les produits de combustion par un bouclier ou couvercle de protection thermique, de sorte que seuls les trois-quarts de la longueur libre du réservoir (les trois-quarts de 2,5 cm, soit 1,9 cm) seront exposés à un contact direct avec les gaz chauds du moyen de 15 chauffage L'amplitude de cette exposition ou extension se détermine par expérimentation dans les conditions réelles de fonctionnement de la plaque de cuisson et, bien entendu, cette amplitude doit être déterminée pour chaque dimension ou chaque modèle de thermostat particulier que l'on utilise 20 pour fabriquer en série la plaque de cuisson. Lors de l'utilisation du système comportant une plaque de cuisson chauffée au gaz et lorsque la plaque se trouve au-dessous de la température normale d'utilisation, les gaz chauds du système de combustion vont chauffer le 25 réservoir en saillie libre du thermostat de sorte que le chauffage sera coupé plus rapidement que s'il n'y avait pas ce contact direct Le réservoir du thermostat atteint alors rapidement la température de la plaque de cuisson, qui est inférieure à celle des gaz qui chauffent cette plaque, et le 30 système de chauffage estde nouveau mis en fonctionnement Ces opérations cycliques se répètent jusqu'à ce que le corps du thermostat atteigne la température ou chaleur de la plaque de cuisson et que le brûleur soit arrêté Puis, quand la température de la plaque de cuisson chute d'environ 2,8 C, le thermostat fait à nouveau fonctionner le système de chauffage et la plaque est chauffée jusqu'a ce que la combinaison de l'effet de la faible partie exposée du réservoir, affectée par les gaz chauds du système de chauffage, et l'effet de la température de la plaque de cuisson sur le corps principal du thermostat fassent atteindre aux commutateurs actionnés par le thermostat la position "arrêt" et que la source de chauf5 fage soit arrêtée Quand la plaque de cuisson se refroidit suffisamment pour que le thermostat chute et passe à la position "marche", le cycle "marche-arrêt" se répète tant qu'un fonctionnement quelconque de la plaque de chauffage s'avère nécessaire. On pense qu'une variation de température de plaque de cuisson se situant dans une gamme de 2,8 C constitue un minimum pratique et, dans cette gamme, quand la plaque est "en marche", elle demeurera "en marche" continuellement tant que la plaque de cuisson et/ou la charge d'aliments à cuire exige un chauffage C'est-à-dire que la petite partie exposée du réservoir du thermostat ne va pas absorber suffisamment de chaleur pour que le thermostat passe à la position "arrêt" pendant que la plaque de cuisson se trouve au-dessous de la température réglée par le cadran du thermostat. Il ressort donc de cet exposé et de ce qui le précède que la distance d'exposition à nu de la saillie du réservoir au-delà de la gaine de protection thermique du thermostat a une importance très grande, voire fondamentale. La figure 4 illustre schématiquement une adaptation 25 du système cidessus de régulation de la température de la plaque de cuisson pour le cas d'une plaque à chauffage électrique On voit sur cette figure 4 que la plaque 12 est chauffée par plusieurs éléments 34 de chauffage, du type "tige chauffante", fixés de façon appropriée à plat et fermement contre le bas de la plaque 12 Un thermostat 36 est fermement serré contre la plaque 12 près du centre de la principale zone de chauffage à une distance bien déterminée d'une tige adjacente de chauffage et une courte extrémité 38 du tube du thermostat est latéralement pliée vers cette tige de chauffage en vue d'un contact côte à côte avec elle pour subir directement l'effet thermique de la tige de chauffage cependant que la principale longueur du corps du thermostat ne subit que l'influence de la température de la plaque 12 de cuisson. Dans ce cas, on détermine expérimentalement, comme dans le cas du système antérieurement décrit de plaques de cuisson chauffées au gaz, la dimension de la partie 38 de réservoir qui est en contact physique avec la tige de chauffage et, une fois cette détermination réalisée, elle devient la règle pour le système électrique Comme représenté, le capillaire du thermostat est en liaison avec un commutateur actionné par le thermostat et qui est à son touren liaison 10 avec le bobinage actif d'un relais 42 destiné à mettre en marche et à arrêter les éléments 34 de chauffage, le cadran du commutateur étant réglé pour une variation de température d'environ 2,8 C. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'inven15 tion, de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif, décrit et représenté, de régulation du chauffage d'une plaque de cuisson avec le minimum de variation de sa température de service. REVENDICATIONS 1 Dispositif de régulation du chauffage d'une plaque de cuisson, ce dispositif comprenant une source d'énergie thermique directement appliquée au bas de la plaque ( 12) pour chauffer celle-ci et un organe destiné à faire fonctionner cette source d'énergie ou à en arrêter le fonctionnement, ce dispositif étant caractérisé en ce que l'organe de régulation ( 10,36) comprend un corps allongé ( 14,16) sensible à la température et dont la majeure partie de la longueur est fermement 10 fixée au bas de ladite plaque ( 12) à l'écart de l'influence de la source d'énergie, ce corps présentant une partie relativement faible de son extrémité externe ou r 3 servoir seulerinenrt,32,38) directement exposée à l'action de la source d'énergie et en subissant l'influence thermique. 2 Dispositif de régulation du chauffage d'une plaque de cuisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que en ce que la source d'énergie thermique est un brûleur à gaz disposé de manière que les produits chauds de la combustion heurtent ladite plaque ( 12), et en ce que le corp l',l; ib 1 à 20 la température est protégé ( 24,26) du contact avec les produits de combustion, sauf l'extrémité externe ( 32) de ce corps qui est exposée de manière à être directement au contact des produits de combustion. 3 Dispositif de régulation du chauffage d'une plaque 25 de cuisson selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps ( 14,16) sensible à la température est recouvert sur sa longueur d'au moins une gaine ( 24,26) formant bouclier thermique, qui est à une certaine distance du corps ( 16) et est fixée à la plaque ( 12), et en ce que le corps ( 14,16) sensible à la température est fixé contre la plaque ( 12) par un dispositif réglable monté sur la gaine de protection thermique pour permettre un ajustement en longueur du corps ( 14, 16) par rapport à la gaine de protection thermique ( 24,26) afin de faire varier la longueur de la partie extrême externe 35 exposée ( 32) du corps ( 14,16) à l'extérieur de la gaine de protection thermique ( 24,26). 4 Dispositif de régulation du chauffage d'une plaque de cuisson selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps sensible à la température est un thermostat ( 16) comprenant un tube empli d'un fluide et qui est relié à un commutateur sensible à la pression pour faire fonctionner la source de chaleur ou arrêter le fonctionnement de cette source, et en ce que son extrémité externe ( 32) a une section relativement plus petite que celle du tube ( 16). Dispositif de régulation du chauffage d'une plaque de cuisson selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps ( 14,16) sensible à la température s'étend en travers de la plaque ( 12) sous la gaine ( 24,26) de protection thermique, et le dispositif de serrage comprend une plaque de pression ( 18) s'étendant le long de ce corps ( 16), le dispositif ajustable étant une vis ( 20) vissée dans la gaine ( 22, 24; 30,26) de protection thermique et s'étendant vers l'intérieur de cette gaine pour porter contre la plaque ( 18) de pression.