Brevet FR2891353A1 — publié le 20070330

La présente invention a pour objet un dispositif de four récepteur de flux solaire concentré. On connaît déjà des dispositifs de four récepteurs alimentés à l'énergie solaire, ils sont constitués d'une enceinte qui est associée à des moyens aptes à collecter le rayonnement solaire et à focaliser celui-ci en direction de ladite enceinte. Les moyens de collecte et de focalisation consistent généralement en un miroir concentrateur, parabolique par exemple, mobile pour suivre la course du soleil, ou fixe et associé à des moyens réflecteurs mobiles, tandis que l'enceinte, de forme généralement cylindrique ou analogue, est réalisée dans ou à l'aide d'un matériau réfractaire. La présente invention a pour but de proposer un dispositif 15 de four récepteur de flux solaire concentré permettant d'optimiser l'utilisation de l'énergie solaire. Le dispositif de four récepteur de flux solaire concentré selon l'invention, est destiné à fonctionner en association avec un miroir concentrateur, il est de forme générale cylindrique ou analogue et il comprend une partie inférieure réceptrice du flux solaire et une partie supérieure destinée à recevoir les objets ou les matériaux à cuire, ou à chauffer, et il se caractérise essentiellement en ce que ladite partie inférieure consiste en une enceinte apte à piéger le rayonnement solaire concentré, qui comprend une ouverture latérale de diamètre égal à la tache focale, et positionnée au foyer dudit miroir concentrateur, tandis que ladite partie supérieure, ou corps de cuisson, est amovible et est surmontée d'un élément d'obturation amovible présentant une forme concave. Selon une caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, les différentes parties qui le composent sont constituées d'une paroi métallique garnie intérieurement de matériau isolant réfractaire. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif 35 selon l'invention, le garnissage est réalisé au moyen de nappes de fibres réfractaires composées de silice et d'alumine. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, les parois périphériques des parties inférieure et supérieure sont garnies intérieurement au moyen de bandes de matériau réfractaire aboutées, les bandes étant agencées d'une part tranche contre la paroi, et d'autre part empilées en suivant une disposition hélicoïdale. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, le fond de la partie inférieure est recouvert d'un garnissage constitué soit de bandes aboutées et roulées en spirale à partir du centre, tranche contre ledit fond, soit de nappes découpées en demi-disques superposés en couches croisées. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, l'élément d'obturation amovible présente une forme de dôme, et il présente un garnissage intérieur constitué de bandes aboutées, enroulées en spirale à partir du sommet, tranche contre la paroi. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, la couche de matériau réfractaire est doublée intérieurement d'au moins une seconde couche de matériau réfractaire agencée de la même manière avec inversion du sens d'enroulement. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, les différentes couches sont réalisées avec des matériaux réfractaires présentant des caractéristiques différentes. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, la ou les couches de matériau réfractaire sont retenues dans le sens longitudinal, au moyen d'un élément de maintien solidarisé à la paroi périphérique au niveau de chaque ouverture. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, l'élément de maintien consiste en un anneau solidarisable à la paroi, et duquel font saillie radialement des doigts aptes à venir prendre appui sur le garnissage et à comprimer celui-ci. Les avantages et les caractéristiques du dispositif selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente plusieurs modes de réalisation non limitatifs. Dans le dessin annexé : - la figure 1 représente une vue schématique en élévation et en coupe d'un dispositif de four récepteur de flux solaire concentré selon l'invention - la figure 2 représente une vue schématique en élévation 10 et en coupe d'une variante du même dispositif. - la figure 3 représente une vue schématique en perspective d'une partie du même dispositif. - la figure 4 représente une vue schématique en coupe selon un plan vertical d'une partie du même dispositif. En référence à la figure 1, on peut voir un dispositif de four récepteur de flux solaire concentré selon l'invention, lequel comprend essentiellement trois parties, à savoir une partie inférieure 1 réceptrice d'un flux solaire R focalisé par un miroir parabolique M, une partie supérieure 2 destinée à recevoir les objets ou les matériaux à cuire, et un élément d'obturation 3. La partie inférieure 1 se présente sous la forme d'une enceinte comprenant une paroi périphérique cylindrique 10 et fermée inférieurement par un fond 11. La paroi 10 comporte une ouverture 12, tandis que le four est positionné en sorte que le foyer F du miroir M coïncide avec l'ouverture 12, laquelle est d'un diamètre égal à la tache focale. L'ouverture 12 laisse pénétrer le flux solaire R à l'intérieur de l'enceinte, et au-delà du foyer F le cône divergent se déploie dans l'enceinte qui forme un corps noir et piège l'énergie thermique et lumineuse. La partie supérieure 2, ou corps de cuisson, comprend une paroi cylindrique 20, et est posée sur la partie inférieure 1. L'élément d'obturation 3 présente la forme d'une cloche hémisphérique qui, dans ce mode de réalisation est solidaire d'un bâti 6, apte à la soulever pour la désolidariser du corps de cuisson 2, comme cela est représenté en traits discontinus, afin notamment de permettre le chargement et le déchargement du corps de cuisson 2. On notera qu'une telle architecture peut également permettre, puisque le corps de cuisson 2 est amovible, de remplacer ce dernier par un autre analogue. Ainsi, il peut être envisager une utilisation quasi continue du flux solaire, puisque après cuisson des objets qu'il contient, le corps de cuisson 2 peut être enlevé et déposé ailleurs le temps du refroidissement, tandis que d'autres objets peuvent être traités dans un autre corps de cuisson 2 placé sur la partie inférieure 1. En référence maintenant à la figure 2, on peut voir une variante du dispositif de four selon l'invention, qui comprend également une partie inférieure 1, une partie supérieure 2 ou corps de cuisson, et un élément d'obturation 3. L'élément d'obturation se présente sous la forme d'un couvercle bombé, articulé sur le corps de cuisson 2 au travers d'une charnière 21. Dans ce mode de réalisation, le corps de cuisson 2 est 20 également dissociable de la partie inférieure 1, ce qui permet également une production quasi continue. Quel que soit le mode de réalisation considéré, les parois 10 et 20 des parties, respectivement 1 et 2, ainsi que la paroi 30 de l'élément d'obturation 3, sont réalisées en métal, en acier par exemple, et sont recouvertes intérieurement d'un garnissage G en matériau isolant réfractaire. On notera toutefois que dans le cas d'un élément d'obturation 3 de forme hémisphérique tel que représenté sur la figure 1, la paroi 30 peut être constituée un treillis métallique. Par ailleurs, le four selon l'invention comprend des moyens internes permettant de soutenir des plaques d'enfournement des objets à cuire, ces moyens consistant essentiellement en des barres 13 en matériau réfractaire, visibles sur la figure 1 ainsi que sur la figure 3, solidaires de la partie inférieure 1, mais qui peuvent également être prévues solidaires du corps de cuisson 2. Etant donné les hautes températures qui peuvent être atteintes, il est nécessaire que le garnissage G soit très performant, ainsi il est de préférence constitué d'une fibre réfractaire composée de silice et d'alumine filée comme la laine de verre. Selon l'invention le matériau réfractaire est découpé en bandes 4, lesquelles sont agencées de manière particulière dans 10 les différentes parties du four. Pour ce qui de la partie inférieure 1, le fond 11 peut être recouvert de bandes 4 de matériau réfractaire, disposées sur la tranche 40, aboutées et enroulées en une spirale S. On notera qu'il est aussi possible pour garnir le fond 11, de superposer plusieurs nappes de matériau réfractaire. En ce qui concerne le garnissage de la paroi 10, de même que pour la paroi 20 du corps de cuisson 2, on utilise des bandes 4 de matériau réfractaire, aboutées et disposées le long de la paroi 10, 20, tranche 40 contre celle-ci, et se superposant pour former une hélicoïde H. En ce concerne l'élément d'obturation 3, qu'il soit de forme hémisphérique ou bombée, le garnissage G est réalisé au moyen de bandes 4 de matériau réfractaire aboutées, disposées sur tranche 40 et enroulées en une spirale S qui suit le profil pour finir en un empilement hélicoïdal H. De manière avantageuse, le garnissage G est constitué de deux couches superposées, que ce soit pour garnir le fond 11 ou les parois 10, 20 et 30, les deux couches étant construites de manière identique à l'exception du fait que pour les spirales S comme pour les hélicoïdes H les sens de rotation sont inversés. On notera qu'il est parfaitement possible de réaliser un garnissage G par superposition de plus de deux couches. Par ailleurs, on peut utiliser pour chacune des couches, des bandes 4 de matériau réfractaire présentant des caractéristiques différentes, la ou les couches extérieures étant par exemple de moindre résistance à la chaleur que la ou les couches intérieures. Afin de maintenir le garnissage G, chacune des parties 1, 2 ou 3, comporte au niveau de chacune de ses ouvertures, un élément de maintien 5 qui, comme cela est visible sur les figures 3 et 4, comprend un anneau 50 de section en L, destiné à être solidarisé par tous moyens appropriés sur le bord de la paroi 10, 20 ou 30, par, et sur lequel sont soudés des doigts 51, en acier réfractaire, qui s'étendent radialement vers le centre, et qui sont susceptibles de venir comprimer le garnissage G. De manière avantageuse, chacun des doigts 51 comporte à son extrémité libre une extension 52 à angle droit, apte à s'enfoncer dans le garnissage, en sorte d'accroître le maintien. Il va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède de l'un de ses modes de réalisation, susceptible de subir quelques modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif de four récepteur de flux solaire concentré destiné à fonctionner en association avec un miroir concentrateur (M), de forme générale cylindrique ou analogue, et comprenant une partie inférieure (1) réceptrice du flux solaire (R) et une partie supérieure (2) destinée à recevoir les objets ou les matériaux à cuire ou à chauffer, caractérisé en ce que ladite partie inférieure (1) consiste en une enceinte apte à piéger le rayonnement solaire concentré, qui comprend une ouverture latérale (12) de diamètre égal à la tache focale, et positionnée au foyer dudit miroir concentrateur (M), tandis que ladite partie supérieure (2), ou corps de cuisson, est amovible et est surmontée d'un élément d'obturation amovible (3) présentant une forme concave. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différentes parties (1, 2, 3) qui le composent sont constituées d'une paroi métallique (10, 20, 30) garnie intérieurement de matériau isolant réfractaire (G). 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le garnissage (G) est réalisé au moyen d'une nappe de fibre 20 réfractaire composée de silice et d'alumine. 4) Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que les parois périphériques (10, 20) des parties inférieure (1) et supérieure (2) sont garnies intérieurement au moyen de bandes (4) de matériau réfractaire aboutées, les bandes (4) étant agencées d'une part tranche (40) contre la paroi (10, 20), et d'autre part empilées en suivant une disposition hélicoïdale (H). 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fond (11) de la partie inférieure (1) est recouvert d'un garnissage (G) constitué soit de bandes (4) aboutées et roulées en spirale (S) à partir du centre, tranche (40) contre ledit fond (11), soit de nappes découpées en demidisques superposés en couches croisées. 6) Dispositif selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément d'obturation amovible (3) présente une forme de dôme, et il présente un garnissage (G) intérieur constitué de bandes (4) aboutées, enroulées en spirale (S) à partir du sommet, tranche (40) contre la paroi (30). 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la couche de matériau réfractaire est doublée intérieurement d'au moins une seconde couche de matériau réfractaire agencée de la même manière avec inversion du sens d'enroulement. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les différentes couches sont réalisées avec des matériaux réfractaires présentant des caractéristiques différentes. 9) Dispositif selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que la ou les couches de matériau réfractaire (G) sont retenues dans le sens longitudinal, au moyen d'un élément de maintien (5) solidarisé à la paroi périphérique au niveau de chaque ouverture. 10) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément de maintien (5) consiste en un anneau (50) solidarisable à la paroi, et duquel font saillie radialement des doigts (51) aptes à venir prendre appui sur le garnissage (G) et à comprimer celui-ci.