Brevet FR2660733A1 — publié le 19911011

GENERATEUR DE VAPEUR D'EAU POUR APPAREIL DE CUISSON, MUNI D'UN DISPOSITIF DE VIDANGE La présente invention concerne les dispositifs permettant de produire de la vapeur d'eau à partir d'eau liquide, la vapeur d'eau pouvant être utilisée notamment dans les appareils de cuisson alimen- taire. On connait déjà de nombreux générateurs de vapeur d'eau, qui comprennent généralement une enceinte de générateur propre à contenir de l'eau, des moyens d'amenée d'eau dans l'enceinte, une canalisation de conduction de vapeur pour amener la vapeur dans une enceinte d'utilisa- tion, et des moyens de chauffage de l'eau contenue dans l'enceinte de générateur pour amener l'eau à ébullition et produire de la vapeur. Ainsi, le document EP-A-0 323 939 décrit un tel générateur de vapeur d'eau comprenant une canalisation horizontale inférieure, une canalisation horizontale supérieure, les deux canalisations horizontales inférieure et supérieure étant reliées par trois tubes chauffants verticaux parallèles et par un tube de retour également vertical, une dérivation du tube de retour étant munie de moyens de détection de niveau d'eau Un orifice inférieur latéral, obturable par une vanne, permet l'écoulement de l'eau contenue dans le générateur pour vider le générateur en fin d'utilisation. Les demandeurs ont constaté, sur un tel générateur de vapeur d'eau, une tendance à des échauffements localisés, provoquant par exemple l'échauffement excessif de l'un des tubes de chauffe alors que les autres tubes fonctionnent correctement à des températures appro- priées. Il est apparu que les problèmes d'échauffement ne se produisent pas en début de fonctionnement, mais se produisent seulement après une durée suffisante de fonctionnement. L'examen approfondi de ce problème a montré que les échauffe- ments localisés peuvent être supprimés en assurant une évacuation correcte des débris de tarte qui tendent à s'accumuler dans la partie basse du générateur de vapeur d'eau. Ainsi, la présente invention a pour objet de favoriser l'évacuation de tartre apparaissant en partie basse du générateur de vapeur d'eau. La difficulté est qu'une structure de générateur dans laquelle une simple canalisation inférieure est munie d'une vanne permettant un écoulement par gravité ne s'avère pas satisfaisante. Ainsi, l'invention permet de résoudre ce problème en prévoyant un générateur présentant les caractéristiques de la revendication 1, c'est-àdire comprenant: une canalisation intermédiaire débouchant par sa première extrémité dans la portion de paroi la plus basse de l'enceinte de générateur de vapeur d'eau, la canalisation intermédiaire étant horizontale ou descendante jusqu'à sa seconde extrémité, une pompe à aspiration et refoulement, dont l'entrée est raccordée à la seconde extrémité de canalisation intermédiaire, et dont la sortie refoule dans une canalisation de sortie prolongée par une canalisation de vidange Cette combinaison de caractéristiques provoque un écoulement relativement rapide de l'eau hors de l'enceinte du générateur lors de la vidange, écoulement qui entralne au maximum les particules de tartre pour vider entièrement la partie inférieure de l'enceinte de générateur. La pompe est avantageusement une pompe à palettes rotatives, tournant autour d'un axe parallèle à la seconde extrémité de canalisa- tion intermédiaire, et refoulant dans un orifice de canalisation de sortie disposé radialement en périphérie de la zone de rotation des palettes Les palettes rotatives sont entraînées par un moteur électri- que asynchrone Un tel type de pompe est bien adapté pour une utilisation dans la présente invention, car il présente une robustesse très grande et n'est pas sensible aux risques de blocage Les particules de tartre ne risquent ainsi pas de bloquer la pompe et de la dégrader. De préférence, la canalisation de sortie est ascendante depuis la pompe jusqu'à un coude supérieur, et ensuite descendante jusqu'à la canalisation de vidange Par cette disposition, un passage d'eau est laissé en permanence depuis l'enceinte du générateur de vapeur d'eau jusqu'à la canalisation de vidange, la pompe n'empêchant pas le passage d'eau mais assurant simplement son entrainement lorsqu'elle est en rotation Il en résulte que le dispositif évite l'apparition de surpressions à l'intérieur du générateur de vapeur d'eau, toute surpression provoquant l'écoulement de l'eau en direction de la canalisation de vidange Le dispositif est également très fiable, puisque rien ne peut s'opposer à l'évacuation de l'eau contenue dans l'enceinte du générateur de vapeur d'eau Cette solution présente en outre un avantage économique, car elle est d'un coût particulièrement faible, ne nécessitant pas l'utilisation d'électrovannes. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisa- tion particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: la figure 1 est une vue schématique illustrant l'implantation des moyens de l'invention pour réaliser un générateur de vapeur d'eau adapté par exemple à un four pour la cuisson alimentaire; la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention; la figure 3 est une vue de côté en coupe d'une enceinte de générateur de vapeur d'eau pouvant être utilisée selon l'invention; et la figure 4 est une vue schématique en coupe partielle en perspective d'une pompe à palettes rotatives utilisable dans le générateur selon la présente invention. Comme le représentent les figures 1 et 2, un générateur de vapeur d'eau selon la présente invention comprend une enceinte de générateur 1 propre à contenir de l'eau Une canalisation d'amenée d'eau 2, muni d'une électrovanne 3, permet l'amenée de l'eau dans la partie basse de l'enceinte 1 du générateur Une canalisation de conduction de vapeur 4 permet de récupérer la vapeur en partie supérieure de l'enceinte 1 pour l'amener dans une enceinte d'utilisation schématique- ment représentée 5, par exemple l'enceinte d'un four pour la cuisson alimentaire. Dans le mode de réalisation représenté, l'enceinte 1 comprend une canalisation horizontale supérieure 6, une canalisation horizontale inférieure 7, toutes deux reliées par trois tubes chauffants verticaux respectivement 8, 9 et 10 et par un tube de retour vertical 11 Les tubes chauffants 8, 9 et 10 sont des tubes métalliques portant des résistances électriques hélicoïdales telles que la résistance 12 du tube 8, soudées sur la face extérieure de chaque tube. Comme le représente en coupe la figure 3, les tubes chauffants se raccordent aux canalisations supérieure et inférieure par des raccords souples tels que le raccord 120 qui a été seul représenté sur la figure 3. Le tube de retour 11 est muni d'une dérivation parallèle 13 qui comporte des moyens de mesure du niveau d'eau A Par exemple, les moyens de mesure comprennent une sonde résistive 14, dont l'extrémité inférieu- re est au niveau A désiré de l'eau, et qui fournit un signal électrique de présence ou d'absence d'eau au niveau A Le signal électrique est envoyé à un dispositif de traitement électrique, non représenté sur les figures, permettant de commander la vanne 3 pour admettre de l'eau jusqu'à atteindre le niveau A dans lequel l'eau entre en contact avec la sonde 14, et couper l'alimentation d'eau tant que la sonde 14 indique le contact de l'eau sur la sonde. Les résistances électriques telles que la résistance 12 sont conçues pour chauffer les parois des tubes 8, 9 et 10 et amener à ébullition l'eau qu'ils contiennent La vapeur d'eau s'échappe par le haut et pénètre dans la canalisation horizontale supérieure 6, puis s'échappe par la canalisation de conduction de vapeur 4 jusque dans l'enceinte d'utilisation 5 Le fonctionnement complet de ce type de générateur est décrit dans le document EP-A-0 323 939. Selon l'invention, la paroi inférieure 15 de la canalisation horizontale inférieure 7 comporte un orifice 16, ménagé de préférence dans sa partie centrale comme le représente la figure 3 L'orifice 16 se raccorde à la première extrémité d'une canalisation intermédiaire 17 dont la seconde extrémité 18 se raccorde à l'entrée d'une pompe 19 La canalisation intermédiaire 17 est horizontale ou descendante depuis sa première extrémité adjacente à la canalisation inférieure 7 jusqu'à sa seconde extrémité 18 adjacente à la pompe 19 Ainsi, la pompe 19 est située à un niveau plus bas que le niveau de la canalisation inférieure 7 du générateur. La pompe 19 est une pompe à aspiration et refoulement, dont la sortie 20 refoule dans une canalisation de sortie 21 prolongée par une canalisation de vidange 22. La pompe 19 est une pompe à palettes rotatives, par exemple telle que représentée schématiquement sur la figure 4 en perspective et en coupe partielle La canalisation intermédiaire 17 débouche dans une enceinte de pompe 23 par un orifice axial 24 La pompe comprend des palettes rotatives telles que la palette 25, montées rotatives sur un arbre d'entratnement 26 coaxial avec l'orifice 24 et la partie adjacente de canalisation intermédiaire 17 L'orifice de sortie 27 de la pompe est disposé radialement en partie supérieure de la paroi d'enceinte 23, comme le représente la figure 4 La rotation des palettes 25 provoque le refoulement d'eau dans la canalisation de sortie 21. Sur les figures 1 et 2, la canalisation de sortie 21 comprend une partie ascendante depuis la sortie 20 de la pompe 19 jusqu'à un coude supérieur 28, et une partie descendante depuis le coude supérieur 28 jusqu'à la canalisation de vidange 22. On repère le niveau B du coude supérieur 28 par rapport au plan de base 29 du dispositif, comme le représentent les figures 1 et 2 On repère également le niveau A que fait, par rapport au même plan de base 29, la surface de l'eau contenue dans l'enceinte 1 par la régulation de l'électrovanne 3 et la sonde 14 associées au dispositif électrique de traitement On repère également le niveau C, par rapport au même plan de base 29, de la canalisation 4 de conduction de vapeur, ou du moins le niveau maximum que présente cette canalisation 4 entre la canalisation supérieure 6 et l'enceinte d'utilisation de vapeur 5. Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, le générateur de vapeur d'eau est du type générateur de vapeur fluente à pression atmosphérique Les moyens de régulation de niveau d'eau maintiennent à l'intérieur de l'enceinte 1 un niveau voisin du niveau A et sensiblement constant Il est alors avantageux de prévoir un niveau B du coude supérieur 28 de canalisation de sortie 21 qui soit supérieur au niveau A de l'eau dans l'enceinte, mais inférieur au niveau C de la canalisation conductrice de vapeur 4 On réalise ainsi une double sécurité du niveau d'eau: à supposer que l'électrovanne 3 d'admission d'eau reste ouverte malgré le dépassement du niveau A de l'eau dans l'enceinte 1, l'eau peut alors s'écouler librement par la canalisation de sortie 21 jusque dans la canalisation de vidange 22, la pompe à palette 19 ne s'opposant pas à la circulation de l'eau même lorsqu'elle n'est pas en rotation Le niveau maximum d'eau dépasse alors le niveau A, mais ne devrait pas dépasser le niveau B du coude supérieur 28 de canalisation de sortie 21 Il en résulte que l'eau ne risque pas de s'écouler par la canalisation de conduction de vapeur 4 dans l'enceinte 5 d'utilisation du four. En prévoyant un niveau B de coude supérieur 28 de canalisation de sortie 21 seulement légèrement supérieur au niveau A de régulation normale du niveau d'eau dans l'enceinte 1, on réalise une double sécurité de réglage du niveau d'eau dans l'enceinte 1, si le niveau B est inférieur au niveau de la canalisation supérieure 6 de l'enceinte 1. En effet, à supposer un défaut de fonctionnement de la vanne 3 qui resterait à l'état ouvert, l'eau dans l'enceinte 1 ne devrait pas dépasser le niveau B du coude supérieur 28, c'est-à-dire devrait rester au-dessous du niveau de la canalisation supérieure 6 de l'enceinte 1. Dans cet état, le générateur de vapeur d'eau peut encore fonctionner correctement, et produire de la vapeur qui est séparée de l'eau dans la canalisation supérieure 6 et s'évacue par la canalisation de conduction de vapeur 4. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, une électrovanne 30 est interposée dans la canalisation intermédiaire 17, et est associée à des moyens de commande pour commander sa fermeture pendant la production de vapeur dans le générateur de vapeur d'eau, et pour commander son ouverture pendant la phase de vidange Les autres parties du dispositif sont identiques à celles du mode de réalisation de la figure 1 Dans ce cas, le niveau B du coude supérieur 28 peut être choisi supérieur, égal ou inférieur au niveau A de régulation normale de l'eau dans l'enceinte 1 Il faut cependant conserver un coude supérieur 28, qui évite les retours de liquide pouvant provenir de la canalisation de vidange 22. Ce mode de réalisation comportant une électrovanne 30 peut également convenir dans le cas o le générateur de vapeur d'eau doit produire de la vapeur sous pression supérieure à la pression atmosphéri- que. En fonctionnement normal, le dispositif de la présente inven- tion est tel que le niveau de l'eau est maintenu sensiblement constant et à la hauteur A dans l'enceinte 1 Les résistances électriques telles que la résistance 12 sont alimentées par une source extérieure d'énergie électrique, et elles chauffent les tubes 8, 9 et 10 et l'eau qu'ils contiennent Cette eau se vaporise et la vapeur s'échappe par la canalisation supérieure 6 et la canalisation de conduction de vapeur 4 jusque dans l'enceinte 5 d'utilisation de vapeur L'évaporation de l'eau fait baisser le niveau d'eau dans l'enceinte 1, et lorsque le niveau devient inférieur au niveau A, la sonde 14 émet un signal électrique provoquant l'ouverture de l'électrovanne 3 et l'introduction d'eau dans la canalisation horizontale inférieure 7 Lorsque le niveau A normal est à nouveau atteint, la sonde 14 produit un autre signal électrique provoquant la fermeture de l'électrovanne 3 Le dispositif est ainsi maintenu en fonctionnement tant que l'on veut produire de la vapeur. Après le fonctionnement normal, par exemple en fin de chaque journée, l'utilisateur commande le début d'une phase de vidange, au cours de laquelle les résistances électriques 12 ne sont plus alimen- tées, l'électrovanne 3 reste fermée, et la pompe 19 est alimentée en énergie électrique pour provoquer la rotation des palettes rotatives 25. Dans les modes de réalisation comportant une électrovanne 30 dans la canalisation intermédiaire 17, l'électrovanne 30 doit alors être ouverte pour autoriser le passage de l'eau dans la canalisation 17 La pompe 19 provoque l'aspiration rapide de l'eau contenue dans l'enceinte 1 et son éjection dans la canalisation de vidange 22 Après éjection totale, on arrête la rotation de la pompe 19, on referme éventuellement l'électro- vanne 30, et le dispositif est prêt pour admettre à nouveau de l'eau et produire de la vapeur. En cas de surpressions dans le générateur de vapeur d'eau ou dans l'enceinte 5 d'un four, dans le mode de réalisation de la figure 1 ne comportant pas d'électrovanne 30, la surpression provoque le refoulement d'eau par la canalisation intermédiaire 17, par la canalisa- tion de sortie 21 et la canalisation de vidange 22, limitant ainsi la surpression dans l'enceinte 5 et dans l'enceinte 1. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendica- tions ci-après. REVENDICATIONS 1 Générateur de vapeur d'eau, comprenant une enceinte de générateur ( 1) propre à contenir de l'eau, des moyens d'amenée d'eau ( 2, 3) dans l'enceinte ( 1), une canalisation de conduction de vapeur ( 4) pour amener la vapeur produite jusque dans une enceinte d'utilisation ( 5), des moyens de chauffage de l'eau ( 12) contenue dans l'enceinte de générateur ( 1) pour amener l'eau à ébullition et produire de la vapeur, caractérisé en ce qu'il comprend: une canalisation intermédiaire ( 17) débouchant par sa première extrémité dans la portion ( 16) de paroi ( 15) la plus basse de l'enceinte de générateur ( 1) de vapeur d'eau, la canalisation intermédiaire ( 17) étant horizontale ou descendante jusqu'à sa seconde extrémité ( 18), une pompe à aspiration et refoulement ( 19), dont l'entrée est raccordée à la seconde extrémité ( 18) de canalisation intermédiaire ( 17) et dont la sortie ( 20) refoule dans une canalisation de sortie ( 21) prolongée par une canalisation de vidange ( 22). 2 Générateur de vapeur d'eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe ( 19) est une pompe à palettes rotatives ( 25). 3 Générateur de vapeur d'eau selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la canalisation de sortie ( 21) est ascendante depuis la pompe ( 19) jusqu'à un coude supérieur ( 28), et est ensuite descendante depuis le coude supérieur ( 28) jusqu'à la canalisa- tion de vidange ( 22). 4 Générateur de vapeur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première extrémité de canalisation intermédiaire ( 17) débouche dans un orifice ( 16) disposé en zone centrale de la paroi inférieure ( 15) de l'enceinte de générateur ( 1). 5 Générateur de vapeur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que: le générateur est de type générateur de vapeur fluente à pression atmosphérique et est pourvu de moyens ( 14, 3) de régulation de niveau d'eau, maintenant à l'intérieur de l'enceinte de générateur ( 1) un niveau (A) d'eau sensiblement constant, le niveau (B) de coude supérieur ( 28) de la canalisation de sortie ( 21) est supérieur ou égal au niveau (A) normal de l'eau dans l'enceinte de générateur ( 1), mais inférieur au niveau (C) de la canalisation de sortie de vapeur ( 4). 6 Générateur de vapeur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que: le générateur de vapeur est du type générateur de vapeur fluente à pression atmosphérique et est pourvu de moyens ( 14, 3) de régulation de niveau d'eau, maintenant à l'intérieur de l'enceinte de générateur ( 1) un niveau (A) d'eau sensiblement constant, le niveau (B) de coude supérieur ( 28) de la canalisation de sortie ( 21) est inférieur au niveau (A) de l'eau de l'enceinte, une électrovanne ( 30) est interposée dans la canalisation intermédiai- re ( 17), avec des moyens pour commander la fermeture de l'électrovanne ( 30) pendant la production de vapeur, et des moyens pour commander l'ouverture de l'électrovanne ( 30), pendant la vidange. 7 Générateur de vapeur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que: le générateur de vapeur d'eau est du type générateur de vapeur sous pression supérieure à la pression atmosphérique, une électrovanne ( 30) est interposée dans la canalisation intermédiai- re ( 17), avec des moyens pour commander la fermeture de l'électrovanne ( 30) pendant la production de vapeur, et des moyens pour commander l'ouverture de l'électrovanne ( 30) pendant la vidange. 8 Four pour la cuisson alimentaire, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de vapeur d'eau et des moyens de vidange selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.