Brevet FR2834549A1 — publié le 20030711

latérales gauche et droite de la carcasse. 1 2834549 La présente invention concerne les plaques de cuisson ou de séchage, en céramique. Il est connu d'employer, pour faire cuire (ou sécher) des produits, des plaques carrées ou rectangulaires, en céramique, qui sont traversées dans leur masse par une s pluralité de canaux tubulaires dans lesquels circule de l'air ou autre gaz caloporteurs. Les canaux sont, d'une manière générale, cylindriques, le mot cylindre étant pris ici dans son sens géométrique, désignant une surface engendrée par une droite, dite génératrice, se déplaçant le long d'une courbe fermée, dite directrice; cette dernière pouvant étre un cercle, une ellipse, un rectangle ou toute autre courbe 0 fermée. Les plaques peuvent avoir toutes dimensions et épaisseur voulues, les sections des canaux, habituellement rectangulaires, étant déterminées en fonction de l'épaisseur des plaques, afin que la surface avec laquelle le produit est en contact, soit chanffée au maximum. On peut, par exemple avoir une plaque rectangulaire de 250 mm de largeur, 500 mm de longueur, 15 mm d'épaisseur traversce par des canaux de section carrée ayant 10 mm de côté; de sorte que, à l'emplacement desdits canaux l'épaisseur de matière céramique soit de 2,5 mm, ce qui permet un bon échauffement de la plaque, aussi bien à sa face supérieure qu'à sa face inférieure. Pour la cuisson de produits plats on peut empiler une pluralité de telles plaques en disposant les produits, en sandwich, entre deux plaques. I1 s'avère cependant, à l'usage, qu'avec de telles plaques on obtient une répartition irrégulière du chanffage de la surface de la plaque. On a essayé d'y remédier en diminuant la longueur de la plaque, donc des s canaux; en augmentant la section des canaux; en augmentant la température du flux d'air, en disposant des chicanes ou obstacles à l'intérieur des canaux; ou encore en augmentant son débit. Mais, il s'avère que méme si l'on a qu'une relativement faible différence entre la température de l' air à l 'entrce des canaux et sa température à la sortie on a touj ours so une répartition irrégulière de la température de la plaque, le transtert thermique entre l'air et la plaque donc la température étant plus élevée dans la zone de la plaque 2 2834549 située du côté de l'arrivée d'air chaud et tombant brusquement après un parcours relativement faible du flux d'air. Les travaux de la Demanderesse ont perrnis de découvrir que ce brusque changement de température était du à une variation importante du mode d'écoulement qui passe de turbulent à laminaire à une distance qui dépend très largement du nombre de Reyrolds qui permet de calculer la distance parcourue par un écoulement laminaire avant qu'il ne devienne turbulent ou inversement. Il a été découvert que, dans le cas d'une plaque de cuisson, l'écoulement est d'abord turbulent, puis devient laminaire. o Lorsque le mouvement est turbulent il y a un excellent échange thermique entre la veine d'air turbulent et les parois du conduit dans lequel circule ladite veine; alors que lorsque l'écoulement est laminaire, il se forme une couche d'air autour de la paroi intérieure du conduit, phénomène analogue à celui de la couche limite sur une aile d'avion, cette couche limite étant pratiquement immobile et limitant très fortement les échanges thermiques. Le procédé selon l'invention consiste alors à disposer à l'intérieur des canaux des obstacles qui s'opposent à la formation d'un écoulement laminaire et maintiennent un écoulement turbulent. A titre d'exemples non limitatifs et pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté aux dessins annexés: - Figure 1, une vue schématique en coupe longitudinale d'une plaque de cuisson. - Figure 2, un diagramme représentant les variations du coefficient d'échange thermique à la surface de la plaque selon la figure 1. - Figure 3, une vue partielle en coupe transversale de la plaque 1 munie des moyens selon l'invention. - Figure 4, une vue schématique d'un exemple d' install ation de cui sson mettant en _uvre les moyens selon l' invention. La figure 1 représente, en coupe longitudinale, une plaque de cuisson 1, en céramique, traversée sur toute sa longueur par une pluralité de canaux 2 (un seul 3 2834549 étant visible en coupe), qui sont parcourus par un flux d'air chaud 3, à une température d'environ 900 . Le produit à cuire 4 est posé sur la face supérieure de la plaque 1. La Demanderesse a découvert qu'en fonction de la loi de l'écoulement des s fluides (aérodynamiques ou hydrodynamiques) l'écoulement de l'air chaud, qui est turbulent à l'entrée d'un canal 2, devient, au bout d'une distance "a", dépendant du nombre de Reynolds, laminaire et que lorsque l'écoulement est turbulent l'échange thermique enke l'air chaud et la masse de la plaque 1 est bon, pour devenir très mauvais, lorsque l'écoulement devient laminaire. o Ce brusque changement des échanges thermiques est illustré figure 2 o l'on voit qu'avec une vitesse de l'air donnée V on obtient un bon coefficient d'échange avec la plaque pendant la distance "a", après laquelle les échanges thermiques sont très mauvais. Cette figure montre même que si l'on augmente la vitesse de l'air de l'arrivoe d'air jusqu'à la valeur V2, non seulement la distance "a" sera pratiquement la même; mais encore le coefficient d'échange de la plaque se stabilisera ensuite à presque la même valeur que dans le cas précédent, c'est-à-dire que l'on obtient une plus grande différence entre les coefficients d'échanges entre l'entrée et la zone laminaire, et donc que le résultat obtenu est encore plus mauvais. Une première solution consiste à rendre rugueuses les parois des canaux 2, sur toute la longueur. Cela donne des résultats satisfaisants quant au résultat obtenu, mais rendre rugueuses les parois des canaux dans des plaques 1 fabriquées par extrusions est une opération délicate et onéreuse. 2s Une autre solution consiste à couper en deux la plaque 1 selon un plan passant par le milieu des canaux 2; puis à placer des obstacles, comme des ailettes par exemple, dans les deux demi-canaux 2; puis enfin à recoller les deux demi plaques pour reconstituer la plaque 1 et ses canaux. Cette solution donne d'excellents résultats mais ne peut être mise en _uvre que pour des plaques 1 d'épaisseurs non négligeables et elle entrâîne des surcoûts très importants. 4 2834549 La troisième solution, particulièrement adaptée pour des plaques minces, d'une épaisseur aussi faible que 5 mm et traversées par des canaux 2 rectangulaires d'une hauteur de l'ordre de 3 mm, comme cela est représenté à la figure 3, consiste à inkoduire dans chacun des canaux 2 des éléments 5 de formes diverses, qui s détruisent l'écoulement linéaire et le rendent turbulent. Ces éléments peuvent être des ressorts hélicoïdaux ou des fils de fer réalisant des boucles disposées de façon hélicoïdale. De prétérence, l'élément 5 est fait à partir d'un fil de section quelconque parce qu'il est connu que, derrière un obstacle, se produi sent des tourbillons que l ' on o appelle "Tourbillons de Karman", lesquels s'étendent sur une longueur importante. L'inconvénient d'un ressort hélicoïdal est que ses spires peuvent venir en appui contre la paroi interne du canal 2, ce qui a pour effet que les Tourbillons de Karman sont moins marqués; c'est pourquoi on utilisera de préférence des enroulements dans lesquels le fil comporte des boucles 6. Le présent procédé n'est pas limité à l'utilisation d'air chaud: dans certains fours l'air peut étre remplacé par des produits de combustion ou un gaz. La figure 4 représente un exemple de mise en _uvre du procédé selon la présente invention. Dans un four 10 on a disposé un empilage de plaques de cuisson 1 et de produits 4, chaque produit 4 étant ainsi pris en sandvich entre deux plaques 1. Un flux d'air est pulsé par un ventilateur 12 à kavers un moyen de chauffage 13, pénètre dans le four 10 par un diffuseur 14, passe à travers les canaux qui sont pratiquée dans les plaques 1 et est repris par un collecteur 15. Les canaux desdites plaques 1 sont munis de moyens 5 décrits en relation 2s avec la figure 3 de sorte que l'écoulement de l'air chauffé en 13 est turbulent sur toute la longueur des canaux 2 et que chaque plaque 1 est chanffée uniformément sur ses deux faces et donc chaque produit 4 également. Dans la description ci-dessus la plaque 1 est une plaque de cuisson; mais l'invention peut être mise en _uvre non pas pour réaliser une cuisson, mais un séchage. 2834549 REV END I CATI ON S 1. Procédé destiné à améliorer les échanges thermiques à l'intérieur d'une plaque de cuisson (1) traversée par une pluralité de canaux (2) dans lesquels circule un fluide caloporteur tel que de l'air ou autre gaz, consistant à disposer à l'intérieur desdits canaux des moyens ayant pour effet de rendre turbulent l'écoulement de l'air à l'intérieur desdits canaux (2) sur toute leur longueur. 2. Procédé selon la revendication 1, consistant à rendre rugueuse la paroi interne de chacun des canaux (2). 3. Procédé selon la revendication 1, consistant à couper la plaque (1) selon un 0 plan passant par le milieu des canaux (2); puis à placer des obstacles dans les deux demi-canaux (2); puis enfin à recoller les deux demi-plaques pour reconstituer la plaque (1) et ses canaux (2). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les obstacles sont des ailettes. 5. Procédé selon la revendication 1, consistant à introduire dans chacun des canaux (2) des éléments (5) de forrnes diverses qui détruisent l'écoulement laminaire et le rendent turbulent. 6. Procédé selon la revendication (5) dans lequel les éléments (5) sont hélicodaux. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les éléments (5) sont constitués par un ressort hélicodal. 8. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'élément hélicodal (5) est constitué par un fil métallique enroulé en spirale et comportant des boucles. 9. Plaque de cuisson (1) dont les canaux (2) sont munis de moyens pour la mise en _uvre du procédé selon les revendications 1 à 8. 10. Installation de cuisson selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un four (10) à l'intérieur duquel est placé un empilage de plaques de cuisson (1) entre lesquelles sont placés, en sandwich, les produits (4) à