Brevet FR2728656A1 — publié le 19960628

La présente invention se rapporte à un four commercial de cuisinage combiné avec échauffement à gaz qui génére de la vapeur d'eau et de l'air forcé chaud, et plus concrètement se rapporte aux moyens de génération de la chaleur, de génération de la vapeur d'eau, de l'alimentation du mélange combustible, de l'alimentation de l'eau pour la génération de la vapeur et de l'évacuation des fumées et de la vapeur. Le brevet EP-0 244 538 décrit un four de cuisinage qui incorpore une turbine à air et un atomiseur d'eau cylindrique pour la génération de la vapeur accouplé à l'axe de la turbine, qui est alimenté par un tuyau dont l'extrémité est coudée, à travers une électrovanne contrôlée par un sélecteur de modes de cuisinage. Cet atomiseur d'eau est positionné à l'intérieur de la turbine à air et il jete tangentiellement les gouttes d'eau, en étant alimenté avec de l'eau froide de l'extérieur. Le four décrit dans le brevet EP-0 277 888 incorpore un brûleur à gaz alimenté par un dispositif de mélange d'airgaz qui a un ventilateur et un conduit d'évacuation commun des fumées de la combustion et de la vapeur. Le générateur de vapeur d'eau est indépendant et il est séparé du brûleur, en utilisant de l'énergie électrique. En cas d'absence de flamme, on prévient la condensation sur le brûleur et les électrodes à l'aide d'un deuxième courant d'air à travers le conduit d'alimentation du brûleur, courant qui est chauffé par une source auxiliaire. Dans les fours à gaz connus, l'échauffement de l'air qui chauffe les aliments et l'échauffement de l'eau destinée à la génération de vapeur sont indépendants, en utilisant toute la puissance du brûleur à gaz pour l'échauffement de l'air et en étant complété avec une partie de puissance électrique pour la génération de la vapeur d'eau. Les fours connus, pour la prévention de l'entrée de vapeur dans le brûleur à gaz et dans son conduit d'alimentation, et contre l'humidité dans les électrodes de contrôle de l'allumage, se servent de moyens auxiliaires extérieurs au brûleur. L'objet de l'invention est un four commercial de cuisinage à gaz en combinant les modes de cuisinage moyennant la convection d'air chaud et de vapeur d'eau à différentes températures élevée et basse. Dans le four commercial fourni par l'invention, on utilise exclusivement l'énergie qui provient de la combustion d'un gaz, et il se pose alors le problème d'obtenir la puissance totale d'échauffement à partir d'un seul brûleur à gaz à haut rendement; à cet effet il faut utiliser la chaleur des fumées de la combustion, aussi bien pour la génération de vapeur que pour l'échauffement du milieu ambiant du four. D'autre part, l'obtention de cette manière de la quantité de vapeur nécessaire pour la saturation de la chambre de cuisinage à une température voisine de 100 QC requiert une grande superficie chaude de vaporisation de l'eau et une température élevée des fumées qui chauffent cette superficie. Le four proposé par l'invention obtient en particulier une grande quantité d'humidité absolue dans le milieu ambiant de la chambre de cuisinage pour obtenir la saturation dans la chambre de cuisinage jusqu'à une température très proche de 100 QC, et un rendement élevé de la combustion, à l'aide d'un brûleur à gaz aux dimensions limitées, en obtenant la puissance nécessaire pour engendrer à la fois l'air chaud et la vapeur d'eau dans la chambre de cuisinage, moyennent une chambre de combustion fermée et des moyens de conduite des fumées de la combustion pour la génération de vapeur d'eau qui caractérisent également le four de l'invention. Par moyen de ces parties énoncées précédemment qui caractérisent le four, on obtient un haut degré d'humidité relative dans la chambre de cuisinage à n'importe quelle température jusqu'à 250 eC. C'est la raison pour laquelle on les a rajouté aux trois modes de cuisinage connus, celles-ci sont le "mode convection" d'air forcé par une turbine centrale à température élevée jusqu'à 250 QC, le "mode vapeur" à 99 QC, et le "mode combiné convection et vapeur, deux nouveaux modes de cuisinage, le "mode de régénération" d'air forcé mais avec une humidité relative presqu'à la saturation dans une gamme de températures comprises entre 50 et 175 QC, et le "mode vapeur à basse température" entre 50 et 99 gC. Le "mode régénérationN obtient de préférence un réchauffement du repas préparé sans perte d'eau et à une valeur de température ajustée à la valeur consignée, tandis que le "mode vapeur à faible température" en saturation permet la cuisson de certains types d'aliments d'une manière douce. Le four qui fait l'objet de l'invention comprend: - une structure du four composée d'une pluralité de panneaux et de cloisons, dont une cloison intermédiaire qui définit le fond de la chambre de cuisinage, et un panneau de commande sur la porte du four, une partie arrière et un logément latéral entourant la chambre de cuisinage. - un brûleur à gaz du type cylindrique à maille qui obtient une flamme distribuée uniformément sur tout son parcours, d1 une puissance élevée par rapport à sa longueur, l'air du mélange combustible passant par un filtre qui évite l'obstruction de cette maille du bruleur; - un dispositif d'alimentation du mélange combustible au brûleur à l'inclusion d'un ventilateur qui aspire l'air de l'extérieur du four à travers un conduit flexible qui intercale dit filtre à air, et qui homogénéise le mélange air-gaz préalable; - une chambre de combustion fermée cylindrique qui est placée au fond de la chambre de cuisinage fixée à la cloison intermédiaire, et qui fournit une température élevée aux fumées de la combustion et isole le brûleur du milieu ambiant humide de la chambre de cuisinage;; - une turbine centrale de convection de l'air ambiant de la chambre de cuisinage, fixée au centre de dite cloison intermédiaire, dont les aubes jetent en outre l'eau pour la génération de la vapeur; - au moins deux paires de tuyaux générateurs de la vapeur qui entourent la turbine centrale, en sortant de la chambre de combustion pour s'engager dans un collecteur de fumées de la combustion qui se trouve près du plafond du four, les fumées lors de leur passage à travers les tuyaux fournissant à leur superficie la chaleur pour la vaporisation de l'eau jeté sur celle-là; - un échangeur de chaleur pour la génération de la vapeur, connecté à dit collecteur et à l'intérieur duquel sont conduites les fumées de la combustion encore chaudes a contre-courant d'un serpentin d'eau lequel parcourt 1 'échangeur;; - une bote d'absorption de fumées plate qui connecte le collecteur et le centre de la chambre de cuisinage, ou retournent les fumées de la combustion aspirées par la turbine de convection pour collaborer dans l'échauffement de la chambre de cuisinage; - un atomiseur d'eau construit avec un tuyau cylindrique solidaire de l'axe de la turbine centrale et dont l'extrémité ouverte reçoit l'eau du serpentin et, en tournant avec la turbine, projette l'eau pulvérisée sur ses aubes; - un conduit de sortie de la vapeur d'eau à l'extérieur du four qui se trouve d'un côté du plafond, pourvu d'une soupape actionnée électriquement, et qui communique avec l'interieur de la chambre de cuisinage à l'aide d'un conduit plat additionnel fixé au plafond du four; ; - un conduit de sortie de fumées dépourvu de soupape, ouvert à l'extérieur du four par le plafond du four qui part de l'échangeur de chaleur, et qui se trouve sur le côté du four opposé à celui du conduit de sortie de la vapeur d'eau; - un conduit de l'eau chaude provenant du serpentin de l'échangeur qui traverse la bote d'absorption de fumées et par l'autre extrémité pliée déverse un jet d'eau à l'intérieur de dit atomiseur rotatif; - un sélecteur de modes de cuisinage sur le panneau. Des problèmes particulières ont été resolues avec l'invention: A l'objet d'échanger de la chaleur des fumées pour la génération de la vapeur avant leur évacuation, on est obligé à leur canalisation à l'extérieur de la chambre de cuisinage sans fuite à travers les tuyaux. On a été résolu en même temps les moyens pour prévenir le brûleur et ses électrodes contre la vapeur d'eau, dans les intervalles d'absence de flamme, et contre la contamination de graisses, en tenant compte en outre du fait que les aliments memes dégagent de la vapeur d'eau et d'autres gaz pendant le cuisinage. La duplicité de porteurs de la chaleur, c'est à dire les fumées et la vapeur d'eau oblige l'incorporation dans le four des deux dits conduits d'évacuation indépendants. Dans les modes de convection ou combiné le conduit de sortie des fumées est fermé, et celles-ci sont récupérées pour collaborer a l'échauffement de la chambre de cuisinage après avoir chauffé les tuyaux de génération de vapeur, à travers de la boîte d'absorption en raison de la dépression créée par la turbine, tandis que l'évacuation de la vapeur, même celle qui est dégagée par les aliments est effectuée à travers le conduit de sortie de la vapeur.Dans le mode vapeur par contre, il faut maintenir fermé l'échappement de la vapeur à partir de la chambre de cuisinage, en raison de la difficulté d'obtenir la saturation, tandis que les fumées de la combustion doivent être évacuées au fur et à mesure qu'elles se produisent. D'autres caractéristiques résolues par le four de l'invention sont le remplacement rapide d'un brûleur ou d'électrodes détériorés et la prévention des turbulences de l'air de la turbine de convection dans la flamme du brûleur, qui favorise d'ailleurs l'apparition du phénomène de retour de flamme à l'intérieur du brûleur, à l'aide d'une chambre de combustion entièrement fermée à la chambre de cuisinage et sa fixation, tout comme le brûleur à la même cloison intermédiaire du four que la turbine. L'échauffement préalable de l'eau fournie à l'atomiseur dans l'échangeur de chaleur permet l'utilisation d'une large superficie exposée pour la vaporisation d'une quantité d'eau fournie plus grande que dans les fours connus, ou l'eau est fournie froide. - La Fig. 1 est une vue de face de l'intérieur du four commercial de cuisinage combiné qui fait l'objet de l'invention. - La Fig. 2 est une vue latérale de l'intérieur du four de la figure 1. - La Fig. 3 est une vue en plan supérieure de l'intérieur du four de la figure 1. - La Fig. 4 est une vue latérale des moyens de génération de la vapeur d'eau. - La Fig. 5 est une vue supérieure de l'échangeur de chaleur fumées-eau. - La Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale de la boite d'absorption de fumées de la combustion, montrant à l'intérieur le conduit de déversement de l'eau chaude. - La Fig. 7 est une section axiale de l'atomiseur d'eau pour la génération de la vapeur. - La Fig. 8 est une vue partielle du panneau de commandes montrant le commutateur de modes de cuisinage. En réference à les figures 1 à 3, la realization du four 1 commercial à gaz qui fait l'objet de l'invention pour le cuisinage combiné a une chambre 2 de cuisinage central de section carrée sur le sol 36 duquel et à côté est positionné le brûleur à gaz 3 cylindrique, d'une longueur d'environ 150 mm et d'un diamètre de 32 mm et par exemple une puissance de 15 000 Kcal/h, enfermé dans la chambre 4 de combustion cylindrique.La turbine 5 de convection de l'air chaud est supportée par une cloison 6 verticale intermédiaire qui limite au fond la chambre de cuisinage, l'échangeur de chaleur 7 cylindrique est positionné derrière cette cloison 6 verticale intermédiaire, le conduit 8 de sortie de fumées est situé près d'une première extrémité de l'échangeur 7 tandis qu'un tuyau 9 d'alimentation de l'eau chaude sort de l'autre extrémité de l'échangeur; ce tuyau 9 passe ensuite par le collecteur de fumées 22 et il est connecté au conduit 24 vertical de déversement de l'eau chaude, dont le débit 15 étant déversé dans l'atomiseur 25, ou l'on introduit l'extremité 24' pliée à angle droit du conduit 24 vertical. Le brûleur à aaz 3, comme le montrent les figures 1 à 4, est alimenté par un dispositif de mélange à l'aide d'un ventilateur 13 centrifuge de prémélange situé également tout comme le moteur 14 de la turbine 5 dans la partie arrière 17 du four. Le ventilateur 13 extrait l'air de l'extérieur du four à travers une grille 16 située sur la paroi latérale extérieure la quelle forme avec une des parois latérales de la chambre 2 de cuisinage un logément latéral 18 ou est situé le filtre 11 pour le mélange de l'air de la combustion, prévenant l'obstruction de la maille du brûleur 3 par la graisse et la poussière. Ce courant 19 d'air filtré est mélangé avec le débit de gaz 32 avant son accès au ventilateur 13, où le mélange 20' est homogénéisé et conduit au brûleur 3 par un conduit extensible 20. Le brûleur 3 et la chambre de combustion 4, montrés dans la figure 4, sont fermés et fixés à la cloison 6 intermédiaire verticale du four à l'aide d'une base 3' du brûleur moulée en aluminium où a été placée une fente de visée 3c frontale pour l'inspection de la flamme, et une éntrée 3d du mélange combustible 20', le brûleur 3 étant aisément démontable à l'aide des vis 38 à partir de l'arrière de la cloison 6 intermédiaire du four. Les deux paires de tuvaux 21 générateurs de vapeur qui comme exemple forment un circuit de fumées, montré dans les figures 1 et 4, entre la chambre de combustion 4 et le collecteur 22 associé à l'échangeur 7, ont une section circulaire et partent transversalement et en parallele chaque paire à partir d'un côté de la chambre de combustion, en entourant la turbine 5 centrale de convection pour former un anneau de contour polygonal en vue de faciliter le pliage des tuyaux dans leur construction. L'échangeur de chaleur 7, montré dans la figure 5, est construit à l'aide d'une boîte creuse de section cylindrique et munie d'un serpentin 41 à eau qui le croise axialement, et il est fixé près du plafond 37 du four à la cloison verticale 6 du four moyennant une équerre 44 à une extrémité et une dérivation tubulaire 43 à l'autre extrémité, à laquelle il est connecté au collecteur 22. A une extrémité l'échangeur a une entrée 42 d'eau froide, qui est chauffée à travers le serpentin 41 par les fumées qui circulent à travers la boite creuse de l'echangeur à contre-courant à partir du collecteur 22, l'eau chaude sortant par moyen du tuyau 9 d'alimentation par dite dérivation tubulaire 43 de l'échangeur vers la boîte d'absorption 10, le tuyau 9 passant par le colllecteur 22 de fumées. La boîte d'absorption 10 de fumées, montrée dans les figures 1, 2 et 6, a une forme rectangulaire et plate et elle est connectée au collecteur 22 de fumées, comme le montre la figure 6, à l'extrémité opposée à la sortie ouverte de fumées à l'extérieur du conduit 8 d'évacuation, les fumées étant récupérées après avoir chauffé l'eau du serpentin 41 de l'échangeur 7 sans s'être échappée à l'extérieur à cause de la dépression provoquée par la turbine 5 de convection par rapport à l'extérieur du four, étant aspirées selon les flèches 23 pour être poussées ensuite par la turbine 5 vers la chambre 2 de cuisinage. Dans le mode vapeur 28 les fumées sont évacuées par le conduit 8 d'évacuation de fumées, en raison du fait que le conduit 33 de sortie de vapeur d'eau est fermé et cette dépression n'existe pas. Le conduit 24 de déversement de l'eau chaude connecté au tuyau 9 du collecteur 22 parcourt l'intérieur de la boite 10 d'absorption de fumées pour sortir de celle-ci sa extrémité 24' pliée à angle droit et déverser le débit d'eau 15 à l'intérieur de l'atomiseur 25 rotatif. L'atomiseur 25 d'eau, montré dans la figure 7, est construit avec un tuyau cylindrique solidaire de l'axe 14' de la turbine centrale, et son extrémité avant est ouverte, extrémité qui ressort du plan vertical de la turbine, et à l'intérieur duquel est envisagée l'extrémité 24' du conduit 24 de déversement d'eau chaude, les gouttes d'eau étant pulvérisées et déviées selon les trajectoires 15' vers l'extérieur de l'atomiseur 25 avec la collaboration du courant d'aspiration de la turbine 5. Le conduit 33 de sortie de l'air de convection et de la vapeur s'ouvre pendant les modes combinés convection et vapeur 27,29,30, et apres 1 ' achèvement du processus de cuisinage, moyennent l'actionnement électrique de la soupape 34 de sortie de vapeur à l'extérieur, à l'aide d'un dispositif 46 d'électro-aimant. Ce conduit 33 circulaire de sortie de vapeur à l'extérieur est situé du côté opposé à celui du conduit 8 de sortie de fumées de l'échangeur 7 et il communique avec l'intérieur de la chambre de cuisinage à l'aide d'un deuxième conduit 35 plat de prise de la vapeur fait de tôle pliée avec les bords en équerre fixés au plafond 37 du four. La connexion du conduit plat 35 avec la chambre 2 de cuisinage est réalisée dans la zone intermédiaire entre le filtre 11 et le ventilateur 13 afin d'obtenir un rendement thermique élevé. Le panneau 26 de commandes, montré dans la figure 8, a les signalisations d'autant d'autres positions du commutateur 26' des modes de cuisinage, qui correspondent aux cinq que permet le four 1 de l'invention grâce à la génération d'une quantité de vapeur d'eau suffisante pour atteindre la saturation en-dessous de 100 QC, et pour atteindre presque le degré de saturation jusqu'à la température d'au moins 175 QC, le Mmode convection" 27, le "mode vapeur" 28, le mode combiné" 29, le "mode régénération" 30, et le "mode vapeur douce" 31. Un signalisateur 48 indique la position ouverte ou fermée de la soupape 34 du conduit 33 d'évacuation de vapeur. REVENDICATIONS 1.- Four commercial de cuisinage combiné qui opère à la pression atmosphérique dans les modes convection (A), vapeur (V) d'eau et combiné (C), comprenant: - une structure (6,36,37) de four (1) qui incorpore une chambre (2) de cuisinage antérieure, et une cloison intermédiaire (6) comme fond de cette chambre (2); - une turbine (5,6,13) centrale de convection de l'air fixée à cette cloison intermédiaire (6); - des moyens dechauff ement (3,4,5,10,11,13) qui incluent un brûleur (3) et un dispositif (11,13) d'alimentation du mélange (20') gaz-air avec ventilateur (13) qui alimente le brûleur (3);; - des moyens (5,7,9,21,22,24,24',25) de génération de vapeur qui incluent un circuit (9,24,41) d'alimentation d'eau, des éléments échangeurs de chaleur (7,21) et un atomiseur (25) d'eau cylindrique creux dont l'axe est accouplé à l'axe (14) de la turbine (5) de convection en projetant les gouttes d'eau sur les aubes de dite turbine (5); - des conduits (8,33,34,35) d'évacuation des fumées de la combustion et de la vapeur d'eau générée; - un panneau (26) de commandes, qui inclut un sélecteur (26') de modes de cuisinage (27,28,29,30,31); caractérisé en ce que - le four (1) travaille sur cinq modes de cuisinage, le "mode convection" (27) à air chaud forcé jusqu'à 250 OC, le "mode vapeur" (28) jusqu'à 99 OC, le "mode combiné" (29), le "mode régénération" (30) et le "mode vapeur à faible température" (31);; - les moyens de échauffement (3,4,5,10,11,13) du four (1) sont une turbine (5) de convection d'air chaud, un brûleur (3) allongé du type cylindrique à maille alimenté par un dispositif de mélange à l'aide d'un ventilateur (13) centrifuge, qui extrait l'air de l'extérieur du four à travers un filtre (11) latéral, une chambre de combustion (4) fermée cylindrique dans laquelle est logé le brûleur (3) à gaz, à partir de laquelle elles sont conduites à un collecteur (22) de fumées situé près du plafond (37) du four, et une boîte d'absorption (10) de forme rectangulaire fixée à la cloison (6) verticale intermédiaire du four, qui récupère à partir du collecteur (22) les fumées de la combustion;; - le circuit (9,24,41) d'alimentation de l'eau pour la génération de vapeur sont un serpentin (41) parcourant l'échangeur (7) de chaleur, un tuyau (9) qui passe ensuit par le collecteur (22) de fumées, et un conduit (24) vertical de l'eau chaude qui termine à une extrémité pliée (24') pour un déversement (15) envisagé vers l'atomiseur (25); - les moyens (5,7,21,22,24,25) de génération de la vapeur d'eau en plus de dit circuit d'alimentation de l'eau et de la turbine (5) sont au moins une paire de tuyaux (21) générateurs de vapeur formant un circuit de fumées qui partent des deux côtés de la chambre (4) de combustion en entourant la turbine (5) de convection pour s'engager dans le collecteur (22), et un atomiseur (25) dont l'eau pulvérisée est jeté par la turbine (5) sur la superficie des tuyaux (21) générateurs de vapeur;; - le conduit (33) d'évacuation de la vapeur est situé du côté opposé à celui des fumées (8) de l'échangeur pourvu d'une soupape (34) actionnée électriquement, et communique avec l'intérieur de la chambre de cuisinage à l'aide d'un conduit (35) plat fixé au plafond (37) du four. 2.- Four commercial de cuisinage selon la revendication 1 dont l'échangeur de chaleur (7) est construit à l'aide d'une boîte de section cylindrique et fixée près du plafond (37) du four (1) à la cloison (6) verticale intermédiaire du four, et il est parcouru à l'intérieur par un serpentin (41) d'eau qui est chauffée à contre-courant par les fumées provenant du collecteur (22 > . 3.- Four commercial de cuisinage selon la revendication 1 dont l'atomiseur (25) d'eau est construit avec un tuyau cylindrique solidaire de l'axe (14') de la turbine centrale et dont l'extrémité ouverte ressort du plan de la turbine, où l'on introduit l'extrémité (24') pliée du conduit (24) vertical d'eau chaude. 4.- Four commercial de cuisinage selon la revendication 1 dont le brûleur (3) et la chambre de combustion (4) sont fermés et fixés à la cloison (6) intermédiaire du four à laide d'une base (3') moulée en aluminium où l'on a placé une fente de visée (3c) frontale et une entrée (3d) transversale du mélange combustible (20'), qui est fixée d'une manière démontable à l'aide de vis (38) à partir de l'arrière de la cloison 6 intermédiaire du four. 5.- Four commercial de cuisinage selon la revendication 1 dont dit filtre (11) de l'air pour le mélange (20') est positionné dans un logément latéral (18) du four entre la chambre de cuisinage (2) et la paroi latéral exterieur, le courant (19) d'air filtré étant mélangé avec le débit de gaz (32) avant son accès au ventilateur (13) de prémélange.