Brevet FR2701090A1 — publié le 19940805

FOUR A VAPEUR A CHAUFFAGE DIRECT AU GAZ La présente invention concerne les fours à vapeur à chauffage direct au gaz, notamment pour la cuisson de produits alimentaires. On connaît déjà des fours fonctionnant à la fois à la vapeur et au gaz, par exemple tels que décrits dans les documents EP-A-0 277 888 et EP-A-0 409 685. Un tel four connu à convection et chauffage direct au gaz comprend essentiellement une enceinte fermée par une paroi périphérique et une porte, l'espace intérieur de l'enceinte comprenant une première partie réceptrice des produits alimentaires à cuire et une seconde partie renfermant d'une part au moins un brûleur à gaz relié à un système d'alimentation d'un mélange de gaz et d'air de combustion sous pression et d'autre part au moins une turbine de mise en circulation d'air chauffé dans les deux parties de l'enceinte. Pour éviter que de l'eau se forme et stagne dans le brûleur à gaz, par suite de condensation de la vapeur, diverses solutions ont été proposées Ainsi, dans le document EP-A-0 277 888, le brûleur à gaz est placé en aval de la turbine dans le courant de circulation d'air provoqué par la turbine, et il est placé en partie inférieure de l'enceinte, les orifices de sortie de flamme étant dirigés vers le haut. Des moyens de chauffage annexes maintiennent le brûleur en permanence à une température supérieure à la température de condensation de vapeur d'eau, évitant ainsi la formation d'eau liquide dans ou sur le brûleur. Il apparaît toutefois qu'une telle solution ne donne pas des satisfac- tions suffisantes, et conduit notamment à des perturbations sensibles de la flamme. Dans le document EP-A-0 409 685, le brûleur à gaz est placé en amont de la turbine dans le courant de circulation d'air provoqué par la turbine, dans une partie intermédiaire d'enceinte située entre une première paroi de séparation la séparant de la partie contenant les aliments à cuire, et une seconde paroi de séparation la séparant de la partie occupée par la turbine Le brûleur est alors placé en position supérieure de l'enceinte, et orienté pour diriger la flamme vers le bas, favorisant l'écoulement de l'eau formée éventuellement par condensation dans le brûleur Cette solution conduit à augmenter sensiblement l'encombrement des organes fonctionnels du four, diminuant ainsi le volume de la partie utile destinée à recevoir les aliments à cuire En outre, le nettoyage des différents organes fonctionnels nécessite le démontage de deux parois successives, et ce démontage est particulière- ment délicat par suite de la présence de diverses sondes de détection associées au brûleur pour contrôler ou commander la flamme de gaz. Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de four à vapeur à chauffage direct au gaz, dans laquelle tous les organes fonctionnels tels que la turbine et le brûleur sont inclus dans une seule partie d'enceinte, pour occuper un volume réduit, une paroi unique pouvant séparer cette partie d'enceinte avec la partie utile destinée à recevoir les aliments à cuire, et dans laquelle des moyens sont prévus pour empêcher l'accumulation d'eau de condensa- tion dans le brûleur et pour favoriser la stabilisation et le maintien de la flamme de gaz. Un autre objet de l'invention est de faciliter considérablement le nettoyage des éléments fonctionnels du four, et de diminuer les risques de dégradation de ces éléments fonctionnels lors du nettoyage. L'invention permet en outre de mieux répartir la flamme dans les brûleurs, améliorant la combustion et la répartition de chaleur. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, le four à convection et chauffage direct au gaz selon l'invention comprend une enceinte divisée en deux parties par une paroi intermédiaire unique à orifices d'entrée d'air et de sortie d'air, la première partie d'enceinte étant destinée à recevoir les produits alimentaires à cuire, la seconde partie d'enceinte renfermant d'une part au moins un brûleur à gaz relié à un système d'alimentation de gaz et d'air de combustion sous pression et d'autre part au moins une turbine de mise en circulation d'air chauffé dans les deux parties de l'enceinte Le brûleur à gaz est placé en aval de la turbine dans le courant de circulation d'air provoqué par la turbine Selon l'invention, les orifices de sortie du brûleur à gaz sont orientés de telle façon que les éventuels condensats d'eau formés dans le brûleur puissent s'écouler par gravité hors du brûleur par lesdits orifices de sortie, et de telle façon que le flux de gaz en combustion formant la flamme s'écoule dans une direction formant avec la direction du flux d'écoulement d'air issu de la turbine un angle d'orientation inférieur à une valeur limite maximale provoquant le décrochement de la flamme Cet angle d'orientation est avantageusement inférieur à 90 environ. Selon un mode de réalisation, le four comprend une seule turbine en position sensiblement centrale le long de la paroi posté- rieure de four, et un brûleur à gaz en forme de rampe placé au-dessus de la turbine en orientation sensiblement horizontale, les orifices de sortie du brûleur étant orientés vers l'avant en direction de la paroi intermédiaire. Selon un autre mode de réalisation, le four comprend deux turbines disposées l'une au-dessus de l'autre le long de la paroi postérieure de four, et deux brûleurs à gaz en forme de rampe placés respectivement au-dessus de l'une et de l'autre des turbines en orientation sensiblement horizontale, les orifices de sortie des brûleurs étant orientés vers l'avant en direction de la paroi intermé- diaire. 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 représente une vue schématique de côté en coupe longitudinale d'un four selon la présente invention; la figure 2 est une vue de face du four de la figure 1, porte ouverte, montrant la paroi de séparation; la figure 3 est une vue de face du même four de la figure 1, porte ouverte et paroi de séparation enlevée; la figure 4 est une vue de dessus en coupe du four de la figure 1 et la figure 5 est une vue de face d'un four selon un second mode de réalisation de l'invention, porte ouverte et paroi intermédiaire enlevée. Comme le représentent les figures, le four selon l'invention comprend une enceinte 1 fermée par une paroi périphérique 2 et une porte antérieure 3 L'espace intérieur de l'enceinte 1 est divisé, par une paroi intermédiaire 4 à orifices d'entrée d'air 5 et orifices de sortie d'air 6, en une première partie 7 réceptrice des produits alimentaires à cuire et en une seconde partie 8 contenant les éléments fonctionnels du four La seconde partie 8 renferme d'une part un brûleur à gaz 9 relié à un système 10 d'alimentation d'un mélange de gaz et d'air de combustion sous pression, et d'autre part une turbine 11 de mise en circulation d'air chauffé dans les deux parties de l'enceinte La turbine 11 est entraînée en rotation par un moteur électrique 12 Un générateur de vapeur d'eau 13 est associé pour introduire de la vapeur d'eau dans l'enceinte 1, comme représenté schématiquement sur les figures La turbine 11 est rotative selon un axe antéro-postérieur 14 perpendicu- laire à la paroi postérieure 15 du four La turbine 11 est du type aspirant l'air axialement, comme le représentent les flèches 16, et éjectant l'air radialement comme le représentent les flèches 17. Le brûleur 9 est, dans le mode de réalisation représenté, placé en partie supérieure de la seconde partie 8 d'enceinte, au-dessus de la turbine 11 Il se trouve ainsi en aval de la turbine 11 dans le courant de circulation d'air provoqué par la turbine Le brûleur 9 est en forme générale de tube d'axe sensiblement horizontal et parallèle à la paroi postérieure 15 du four Il comprend des orifices de sortie de gaz orientés de telle façon que le flux de gaz en combustion formant la flamme 18 s'écoule vers l'avant en direction de la paroi intermédiaire 4, c'est-à-dire perpendiculairement au sens d'écoulement de l'air pulsé par la turbine 11 dans la seconde partie 8 d'enceinte L'orientation du brûleur 9 peut être différente, et peut être choisie dans une plage de variation telle que la direction I du flux de gaz formant la flamme 18 forme avec la direction II d'écoulement d'air au voisinage du brûleur 9 un angle d'orientation inférieur à une valeur limite maximale provoquant le décrochement de la flamme 18 sous l'action du flux d'air Cet angle d'orientation est avantageusement inférieur à 90 environ. En outre, le brûleur 9 est orienté de telle manière que les éventuels condensats d'eau formés dans le brûleur puissent s'écouler par gravité hors du brûleur par ses orifices de sortie. On peut donc imaginer, selon l'invention, divers positionne- ments du brûleur Dans le mode de réalisation représenté, la flamme 18 est dirigée vers l'avant, contre la paroi intermédiaire 4, qui peut alors avantageusement être recouverte d'une plaque de protection thermi- que 19. En alternative, la flamme 18 peut être dirigée vers l'arrière en direction de la paroi postérieure 15 Il faut éviter de diriger la flamme 18 vers le haut, car les orifices de sortie du brûleur ne permettent alors plus l'écoulement d'eau par gravité hors du brûleur. En alternative, on peut également disposer le brûleur dans la partie inférieure de seconde partie 8 d'enceinte, au-dessous de la turbine 11 La flamme peut alors être dirigée soit vers l'avant contre la paroi intermédiaire 4, soit vers l'arrière contre la paroi posté- rieure 15, soit même contre le fond 20 de l'enceinte, ou en toute orientation intermédiaire vers le bas entre l'orientation vers l'avant et l'orientation vers l'arrière. D'autres modes de réalisation peuvent être imaginés, avec un ou plusieurs brûleurs sur les côtés de la turbine, le tube formant le brûleur pouvant être orienté verticalement L'écoulement d'eau hors du brûleur peut alors se faire par l'orifice de sortie inférieur du brûleur. La structure elle-même du brûleur 9 est avantageusement tubulaire, et peut être similaire à celle décrite dans le document EP-A- O 409 685, avec une série de fentes réparties sur la longueur du tube, sensiblement perpendiculaires à l'axe du tube, et ouvertes sur un peu moins de la demi-circonférence du tube Un tel tube est avantageusement associé à des plaques déflectrices parallèles à l'axe du tube et bordant les extrémités des fentes de sortie. Un tel tube est raccordé à une canalisation d'arrivée de mélange de gaz et d'air Selon l'invention, l'orifice d'arrivée de canalisation est avantageusement situé en position centrale du brûleur, à égale distance des deux extrémités On améliore ainsi la répartition du gaz, et on réalise une flamme plus régulière le long du brûleur. De façon connue, une oura 21 d'évacuation des gaz brûlés est prévue en position supérieure de la seconde partie 8 d'enceinte. Dans le mode de réalisation représenté, la paroi intermédiaire 4 comprend des ouvertures d'entrée d'air 5 disposées au regard de la turbine 11, pour permettre le filtrage et l'introduction axiale d'air dans la turbine comme le représentent les flèches 16 La paroi intermédiaire 4 comprend en outre des ouvertures de sortie d'air 6 ménagées au voisinage de son raccordement à la paroi périphérique d'enceinte, de préférence au voisinage du raccordement de paroi intermédiaire 4 avec les parois latérales du four. La paroi intermédiaire 4 est avantageusement amovible, sa sortie hors de l'enceinte 1 s'effectuant par la porte 3 Son enlèvement permet le nettoyage des éléments fonctionnels contenus dans la seconde partie 8 d'enceinte Tous les éléments fonctionnels du four sont contenus dans la même partie 8 d'enceinte Leur nettoyage nécessite seulement l'enlèvement de la paroi intermédiaire 4 Cela facilite considérablement les opérations de nettoyage En particulier, l'enlève- ment de la paroi intermédiaire 4, qui se trouve entièrement à l'avant de tous les organes fonctionnels, ne risque pas d'endommager les organes5 fonctionnels et en particulier les sondes de détection qui sont associées au brûleur 9 de façon connue, pour la détection et le pilotage de la flamme 18. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, le four comprend une seule turbine 11 en position sensiblement centrale près de la paroi postérieure 15 de four, et un brûleur à gaz 9 en forme de tube placé au- dessus de la turbine 11 en orientation sensiblement horizontale, la flamme étant orientée vers l'avant en direction de la paroi intermé- diaire 4. Dans le mode de réalisation de la figure 5, représenté four ouvert et paroi intermédiaire 4 enlevée, le four comprend deux turbines 111 et 211, disposées l'une au-dessus de l'autre le long de la paroi postérieure de four, et deux brûleurs à gaz 109 et 209 en forme de tube placés respectivement au-dessus de l'une et l'autre des turbines en orientation sensiblement horizontale, les orifices de sortie des brûleurs étant orientés vers l'avant en direction de la paroi intermé- diaire. 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 Four à convection et chauffage direct au gaz, notamment pour la cuisson de produits alimentaires, comprenant une enceinte ( 1) fermée par une paroi périphérique ( 2) et une porte ( 3), l'espace5 intérieur de l'enceinte ( 1) étant divisé par une paroi intermédiaire ( 4) à orifices d'entrée ( 5) et de sortie ( 6) d'air en une première partie ( 7) réceptrice des produits alimentaires à cuire et en une seconde partie ( 8) renfermant d'une part au moins un brûleur à gaz ( 9) relié à un système d'alimentation ( 10) d'un mélange de gaz et d'air de10 combustion sous pression et d'autre part au moins une turbine ( 11) de mise en circulation d'air chauffé dans les deux parties ( 7, 8) de l'enceinte, ledit brûleur à gaz ( 9) étant placé en aval de la turbine ( 11) dans le courant de circulation d'air provoqué par la turbine, un générateur de vapeur d'eau ( 13) étant associé pour introduire de la vapeur d'eau dans l'enceinte ( 1), caractérisé en ce que les orifices de sortie du brûleur à gaz ( 9) sont orientés de telle façon que les éventuels condensats d'eau formés dans le brûleur ( 9) puissent s'écouler par gravité hors du brûleur par lesdits orifices de sortie, et de telle façon que le flux de gaz en combustion formant la flamme ( 18) s'écoule dans une direction (I) formant avec la direction de flux d'écoulement d'air (II) issu de la turbine ( 11) un angle d'orientation inférieur à une valeur limite maximale provoquant le décrochement de la flamme ( 18). 2 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'orientation est inférieur à 90 . 3 Four selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que: la turbine ( 11) est rotative selon un axe antéro-postérieur ( 14), la paroi intermédiaire ( 4) comprend des ouvertures d'entrée d'air ( 5) en regard de la turbine pour une entrée axiale d'air, et des ouvertures de sortie d'air ( 6) au voisinage de son raccordement à la paroi périphérique ( 2) de l'enceinte ( 1). 4 Four selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une seule turbine ( 11) en position sensiblement centrale près de la paroi postérieure ( 15) de four, et un brûleur à gaz ( 9) en forme de tube placé au-dessus de la turbine ( 11), en orientation sensiblement horizontale, les orifices de sortie du brûleur ( 9) étant orientés vers l'avant en direction de la paroi intermédiaire ( 4). Four selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux turbines ( 111, 211) disposées l'une au-dessus de l'autre le long de la paroi postérieure de four ( 15), et deux brûleurs à gaz ( 109, 209) en forme de tube placés respectivement au-dessus de l'une et l'autre des turbines, en orientation sensiblement horizontale, les orifices de sortie des brûleurs étant orientés vers l'avant en direction de la paroi intermédiaire ( 4). 6 Four selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les ouvertures de sortie d'air ( 6) sont ménagées au voisinage du raccordement de paroi intermédiaire ( 4) avec les parois latérales du four. 7 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi intermédiaire ( 4) est amovible pour permettre le nettoyage des éléments fonctionnels contenus dans la seconde partie ( 8) d'enceinte. 8 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, au droit du ou des brûleurs ( 9), la paroi intermédiaire ( 4) est recouverte de plaques de protection thermique ( 19).