BE424311A

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Publication number: BE424311A
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Description

Procédé et dispositif pour l'accumulation et la transmis- sion de chaleur en vue d'usages domestiques
On sait que les réseaux de distribution et les consommateurs ont avantage à accumuler, sous forme de cha- leur, aux heures de faible consommation, l'énergie élec- trique destinée aux usages domestiques,
Les procédés préconisés dans ce but ontoonsisté, le plus généralement, à accumuler les calories dégagées par des résistances électriques de chauffage dans des corps accumulateurs solides, liquides ou gazeux, avec ou sans trans- formation dtétat dans la limite des températures correspon- ' dant à la charge ou à la décharge.

Au moment de leur emploi, les calories ainsi emma- gasinées sont transmises aux organes de ohauffage: plaques, serpentins ou tout autre matériel ayant pour but de trans- mettre ces calories à la masse dont on veut pratiquement

élever la températures casseroles, tours, etc...par le corps accumulateur lui-même ou par tout autre agent dis- tributeur travaillant en circuit fermé entre le corps ac- cumulateur et les organes de chauffage, avec ou sans trans- formation d'état.

La mise en oeuvre de ces dispositifs présente un ou plusieurs des inconvénients suivants:
1 .- Variation de la température des organes de chauffage en cours d'utilisation.

Cette variation étant due : a) à l'abaissement de la température du corps accumulateur du fait de surfusion (utilisation de la cha- leur latente de fusion de corps minéraux) ou, plus gêné-* ralement, du fait de la cession de calories au corps dis- tributeur ou directement aux organes de chauffage. b) à la variation de la température du corps distributeur évoluant en circuit fermé entre le corps ac- cumulateur et les organes de chauffage.

Ces deux variations peuvent d'ailleurs s'ajou- ter lorsque l'appareil comprend corps distributeur et corps accumulateur.

2 .-Transformation résultant, aux températures d'u- tilisation, de l'instabilité (décomposition par oxydation) ou de la formation de composés secondaires (par exemple attaque des matériaux constituant le récipient contenant le corps envisagé) des agents accumulateurs et principale- ment distributeurs: huile, huile dé vaseline, glyoérine, naphtaline, stéarine, soufre, mercure, etc.. utilisés jus- qu'à ce jour pour de telles applications domestiques comme les cuisinières électriques à accumulation, les chauffe- eau, les chaudrons cuiseurs, entraînant un renouvellement

périodique de ces corps.

3 .-Pression de l'ordre de 30 à 50 Kg. (emploi de l'eau) faisant de l'appareil électro-ménager un matériel fort dangereux .

4 .- Impossibilité de réaliser certains modes de cuisson qui exigent de saisir les aliments: ce qui est le cas pour les grillades ou gratins pour la confection des- quels les organes de chauffage doivent être à une tempéra- ture de l'ordre de 500 à 7000 ou plus.

Or, les dispositifs actuels ne permettent pas d'at- teindre ces températures et les modes de cuisson précités ne sont plus alors réalisés que fort imparfaitement.

La présente invention a pour objet un procédé per- mettant de remédier simultanément à tous ces inconvénients ainsi qu'un dispositif pour Inapplication de ce procédé.

Ce procédé est caractérisé en ce qu'on utilise comme agent accumulateur de chaleur un alliage à un point de fu- sion eutectique ou transformation eutectoïdique ou allotro- pique et en ce que la chaleur latente correspondant à cette transformation est transmise aux organes d'utilisation par vaporisation, circulation et condensation sur ces organes d'un corps à haute température de vaporisation.

Rentre aussi dans ce procédé un mélange de sels,mi- néraux ayant un point de fusion eutectique ou transformation eutectoïdique ou allotropique bien précis et dégageant, au cours de ses fusions ou transformations, une quantité nota- ble de chaleur à température absolument fixe.

Ce procédé permet aussi bien d'assurer les besoins à basse température (200 C. à 500 C.) que de réaliser des éléments "feu vif" dont la. température est telle que ces éléments soient portés au rouge.

Dans le cas où on recherche des températures relati-

Tement basses, intérieures à 500 C., le corps accumulateur consistera de préférence en un alliage ternaire ou quater- naire à base de zinc utilisé à son point de fusion eutec- tique.

A titre d'exemple a été utilisé un alliage conte- nant en poids au moins 80% de zinc avec de l'étain, de l'a- luminium, du magnésium et dégageant, par fusion à 355 C., environ 30 petite. calories par gramme ( ou 30 grandes calo- ries par Kg.).

La chaleur latente de fusion ou de transformation ?il- du corps accumulateur est transmise au moment de l'emploi, aux organes de chauffage au moyen d'un fluide organique évoluant à basse pression et à une température telle que ce fluide se condense sur les organes d'utilisation.

L'utilisation simultanée des chaleurs latentes de fusion et de vaporisation permet d'obtenir
1 .- une température sensiblement constante des or- ganes de chauffage;
2 .-une meilleure transmission de chaleur en rai- son de l'augmentation des coefficients d'échange et de l'intensification de la circulation de vapeur du fait de la condensation de oete vapeur sur ou dans les organes de ohauffage.

3 .- un encombrement réduit du dispositif complet.

Le fluide distributeur est un corps organique par- faitement stable et dont la pression à la température d'u- tilisation n'excède pas 5 Kg.

On peut utiliser spécialement le diphényl (C6H5-C6H5) employé seul ou en mélange avec l'oxyde de diphényl (C6H5- -C-C6H5), ses dérivés halogénés et, plus spécialement, chlo- rés ou aussi du tétraphényl-méthane C(C6H5)4.

Dans le cas des éléments feu vif, c'est-à-dire por-

tés à une température de 500 C. à 800 C., le procédé con- siste à accumuler les calories par fusion eutectique ou transformation eutectoïdique d'un alliage ou d'un mélange de sels minéraux comme les chlorures alcalins ou aloalino- terreur.

Au contact de ce bain accumulateur vient se vapori- ser un fluide distributeur, de préférenoe minéral, et à haut point d'ébullition comme le cadmium dont la vapeur se .condense dans ou sur les organes d'utilisation.

Dans ce cas, les plaques de chauffage sont avanta- geusement constituées par un tue enroulé en spirales et porté au rouge au cours de fonctionnement. L'élément feu vifdu four pour grillades et gratins pourra de même être réalisé sous la forme d'un gril sur ou sous lequel pour- ront être disposés les aliments à griller.

Quand sont prévus simultanément des organes à haute et basse température le bac accumulateur à haute tempé- rature pour les éléments feu vif sera très avantageusement entouré par les bacs contenant les bains accumulateurs pour les organes à plus basse température.

Ces derniers bains jouant le rôle de calorifuge par rapport au premier en recueillant la plus grande partie des calories perdues par celui-ci. Entre les divers bacs pour- ront d'ailleurs être disposées des couches calorifugeantes d'épaisseurs telles que les bains à plus basse température restent constamment fondus sensiblement à leur température de fusion eutectique, quelle que soit la perte de calories du bain à plus haute température.

Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé faisant l'objet.de l'invention et consistant en une cuisinière com- portant des plaques de chauffage à basse température et un four.

La figure 1 représente une coupe en élévation de la cuisinière.

La figure 2 une vue de dessus.

La figure 3 montre une plaque de chauffage montée. avec des tubes évaporateurs.

Les figures 4 et 5 représentent le dispositif de réglage de la température du four.

Les figures 6 et 7 montrent l'assemblage des tôles du four.

Dans la cuisinière à accumulation avec plaques à basse température suivant l'invention, l'agent accumulateur tel qu'un alliage à base de zinc est placé dans une cuve 10 en fonte au besoin enduite intérieurement d'on vernis appro- prié. Cet agent accumulateur est chauffé et fondu pendant les heures creuses de distribution, par exemple au moyen d'u- ne ou plusieurs résistances 11 disposées dans un tube de protection en fonte.

Dans le bac 10, et plongeant en partie dans le corps accumulateur, sont disposés des tubes vaporisateurs 12 su- lidaires des plaques chauffantes 13. Dans l'enceinte formée par ces tubes et les plaques chauffantes 13 est introduit le fluide distributeur tel que diphényl qui, au contact des parties chauffées par l'alliage accumulateur, se vaporise et vient se condenser sur les plaques de chauffage 13.

Les fluide distributeur condensé redescend et se va- porise à nouveau sur les parois du tube au contact du corps accumulateur pour recommencer le circuit précédent.

La condensation du fluide distributeur se produit d'une façon plus intense sur les parties froides des organes d'utilisation, c'est-à-dire aux endroits où précisément est nécessaire la libération plus grande de calories. Du fait de cette condensation sur les parti.. froides, et de la dé-

pression qu'elle entraîne, la vapeur est aspirée vers la plaque de chauffage, ornant une circulation continue main- tenant constamment en température ces plaques de chauffage 13, les déperditions de oalories étant évitées au moyen de chapeaux calorifugeants 14 qui se rabattent sur les plaques lorsque celle-et sont inutilisées.

L'ensemble formé par un tube vaporisateur avec une plaque chauffante est représenté figure 3.

La plaque proprement dite est formée par une partie horizontale 25 avec laquelle viennent de fonderie ou par usinage, sertissage ou tout autre procédé, trois entretoi- ses 26 disposées à 1200 et destinées à accroître la soli- dite de l'ensemble
La plaque 25 et les entretoises 26 sont soudées sur une rondelle 27, soudée elle-même au tube vaporisateur 12.

Le four 15 destiné à faire rôtis et gratins est chauf- fé par un fluide distributeur approprié vaporisé au moyen de calories empruntées au bac accumulateur qui vient se condenser entre deux tôles 16 et 17 distantes l'une de l'au- tre de quelques millimètres, l'une de ces tôles, 17 par exemple, étant gaufrée par point et liée à la première tô- le par soudure des gaufrages. La condensation de la vapeur est favorisée par le laminage entre les tôles 16 et 17 et par les gaufrages autour desquels cette vapeur aura tendan.. ce à se condenser.

Ce laminage pourrait d'ailleurs être réalisé suivant des procédés bien différents sans sortir du cadre du présent brevet, par exemple: condensation de la vapeur entre deux parois planes distantes l'une de l'autre de quelques milli- mètres sans gaufrage; condensation de la vapeur sur une tô- le portant des rainures faisant tout le tour du four.

Il est à noter que cette condensation pourrait encore

être accrue en introduisant la vapeur dans la chambre de condensation par le moyen d'un col en venturi fonctionnant en détendeur.

Sur les figures 6 et 7 on voit à titre d'exemple les deux tôles gaufrées 16 et 17,17 étant la töle gaufrée et 16 la tôle intérieure.

Les tôles 16 et 17 sont reliées à une cuve 18 dans laquelle s'effectue la vaporisation du liquide distributeur nécessaire au chauffage du four.

Cette cuve 18 est fixée sur une embase 19 venaxtt de fonderie avec le bac accumulateur 10. Le nombre de calories soutirées au bac accumulateur 10 et transmises au fluide distributeur par cette embase 19 est juste suffisante (du fait des pertes) pour maintenir le liquide à une certaine température notablement inférieure à la température norma- le d'utilisation du four.

Les calories supplémentaires nécessaires pour por- ter le fluide distributeur du four à la température d'uti- lisation sont soutirées au bac accumulateur 10 au moyen d'un organe régulateur 20 établissant une liaison métalli- que entre le bac accumulateur et la cuve évaporatrioe 18.

La figure 4 représente un exemple de réalisation de ce dispositif de réglage 20.

Il est constitué par deux masses métalliques 35 et 36 liées! 35 au bac accumulateur 10, 36 à la cuve évapora- trice 18. Entre ces deux masses peut venir s'interposerposer une masse métallique 20, par exemple en forme de cône, qui ac- croit la oonduotivité thermique de l'ensemble par substitu- tion de métal à l'air.

La commande du cône de la. masse métallique 20 est réalisée par tout moyen approprié tel que, par exemple, un étrier 37, des biellettes 38 et 39 reliées aux écrous 40 et 41 se vissant sur des filetages à pas inverses réalisés

sur une tige de commande 42.

L'ensemble des organes précédemment décrits est en- touré d'une enveloppé calorifugeante consistant en deux couches 21 et 22. Entre ces deux couches est interposée une . tôle 24 qui n'étend parallèlement aux faces latérales et au fond de la cuisinière. Cette tôle donductrice a pour avantage d'uniformiser la température et de rendre sensi- blement égale. de tous cotés, la déperdition de calories.

Claims

Sur une ou plusieurs des faces latérales, la tôle 24 peut être remplacée par un bain-marie 23, L'épaisseUr de la couche calorifugeante 22 est telle que lorsque la température du bain-marie 23 atteint une certaine valeur; la déperdition de calories à travers cette couche est égale à l'apport de calories à travers la couche entourant les organes à haute température et permet de ce fait la limitation de la température de l'eau contenue dans la bain-marie, ¯ ¯ REVENDICATION 1-Procédé pour l'accumulation et la distribution de chaleur caractérisé en ce que :

le*-l'on utilise simultanément deux changements d'état d'un corps composé et d'un corps pur, le premier, pour l'accumulation et le second pour la distribution de chaleur aux points d'utilisation, l'accumulation-de chaleur résultant de la fusion eutectique ou de la transformation eutectoïdique ou allotropique d'un alliage ou d'un mélan- ge de sels minéraux, et la distribution;

de la condensation aux dits points d'utilisation, d'un fluide distributeur vaporisé à tasse pression par l'agent accumulateur et cir- culant dans des corps creux reliant cet agent, ou son con- tenant, avec les corps chauffants d'utilisation, l'un et <Desc/Clms Page number 10> l'autre des dits organes accumulateur et distributeur con- servant une température sensiblement constante et restant utilisables, à tout moment, isolément et en oombinaison; 2 .-le corps accumulateur de chaleur est un al- liage ternaire ou quaternaire à base de zinc; 3 .- le corps accumulateur de chaleur est un mélan- ge de sels minéraux, comme les chlorures alcalins ou al- calino-terreux;

4 .- le corps distributeur de chaleur est un corps organique constitué par du diphényl seul ou en mé- lange avec de l'oxyde de diphényl ou ses dérivés halogénés et plus particulièrement chlorés, ou encore par du tétra- phényl-méthane.

5 .-le corps distributeur de chaleur est un corps minéral tel que du cadmium.

11-Dispositifs pour l'application du procédé selon I, comportant: 1 un ou plusieurs bacs renfermant le ou les corps accumulateurs constitués par un alliage ou un mélan- ge de sels minéraux fonctionnant précisément à leur point de fusion eutectique ou de transformatbn eutectoïdique ou allotropique.

2 .-des corps chauffante primaires (plaques, tours, grils, etc...) reliés aux corps accumulateurs par des corps creux, de section tubulaire ou autre, dans lesquels circule le fluide distributeur vaporisé à basse pression et cons- titué soit par un corps organique, soit par un corps miné- ral, les parois des dits corps creux étant en contact soit avec les corps accumulateurs eux-mêmes, soit avec les pa- rois des bacs qui les contiennent, soit enfin avec des piè- ces métalliques placées en contact avec les dits corps ac- cumulateurs ou avec les parois des bacs qui contiennent ces derniers.

3 .-des corps chauffants secondaires d'utilisation <Desc/Clms Page number 11> mis en contact soit avec les corps chauffants primaires susdits, soit avec les parois des bacs contenant le ou les corps accumulateurs