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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS DE CHAUFFAGE ELECTRIQUES
DU TYPE A ACCUMULATION.
L'invention est relative aux appareils de chauffage électriques du type à accumulation et comprend des dispositions propres à augmenter la capacité d'accumulation de ces appareils tout en permettant d'utiliser la chaleur accumulée à une température convenant le mieux pour l'usage envisagé.
On connait déjà des appareils de chauffage électriques tels que cuisinières ou poêles à accumulation dans lesquels l'énergie absorbée est accumulée sous forme de chaleur pendant les heures de faible charge du réseau, notamment pendant la nuit, et restituée au moment de la pointe de charge c'est-à-dire pendant la journée.
Les appareils à accumulation permettent également d'utiliser une quantité importante de chaleur pendant un temps très court tout en ne demandant au réseau qu'une puissance relativement faible, la durée de la charge étant dans ce cas beaucoup plus longue que la durée de la décharge.
Dans les cuisinières ou poêles à accumulation connus
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jusqu'ici la chaleur était accumulée dans des blocs de fonte, de réfractaires ou encore dans de l'eau à haute température. Le défaut des réfractaires ou de la fonte est que pour pouvoir utiliser une portion appréciable de la chaleur accumulée, il est nécessaire de tolérer une très grande variation de température de la masse entre le début et la fin de la décharge. Ceci n'est pas sans inconvénients aussi bien pour la cuisine que pour le poêle à accumulation.
Pour la cuisine en effet une p laque chauffante au moins doit être autant que possible maintenue à une température légèrement supérieure à celle qui est nécessaire pour la friture soit 250 C. Or, dans les cuisinières ou poêles à accumulation existants on est obligé si on ne veut pas augmenter le poids et le prix dans des proportions inadmissibles de tolérer des variations de température allant de 500 à 150 C. La température de 500 C. est beaucoup trop élevée pour la cuisinière et la préparation des mets est par le fait même beaucoup plus délicate.
Quant à la température finale de 150 C. elle est:trop basse pour certaines préparations culinaires. On conçoit aussi que malgré toutes les précautions prises les pertes de chaleur par radiation sont forcément assez élevées lorsque la température de la masse atteint 500 C. et ceci est également un inconvénient sérieux de ltemploi de ces matériaux dans les poêles à accumulation dont l'isolation thermique devient coûteuse et délicate. De plus dans ces derniers appareils les hautes températures provoquent la carbonisation des poussières qui sous cette forme sont beaucoup plus nuisibles.
Quant à l'eau à haute température elle a l'avantage d'une chaleur spécifique élevée mais les hautes pressions auxquelles sont soumis les récipients constituent un grand danger pour la sécurité du personnel.
Les cuisinières et poêles à accumulation de chaleur, conformes à l'invention, et dans lesquels la masse à chauffer est constituée d'un sel alcalin,ne présentent pas ces inconvé-
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nients et par le fait même constituent un progrès important dans la technique et l'économie de ces appareils.
Le sel choisi aura son point de fusion à une température voisine de la température optima d'utilisation c'est-à-dire voisine de 300 C.
Après de nombreux essais il a été reconnu que les sels qui convenaient le mieux pour cet usage étaient les nitrates alcalins tels que le nitrate de sodium ou de potassium ou encore un mélange des deux sels. Le nitrate de sodium présente cependant l'avantage d'un prix très modéré.
L'intérêt de l'emploi de ces sels est qu'ils ont la propriété d'avoir une chaleur de fusion importante, chaleur qui est restituée au moment de la solidification à une température pratiquement constante. Il est donc possible d'accumuler dans le sel fondu à cette température constante voisine de 3u0 C une quantité de chaleur très importante.
De plus, si l'on veut dépasser cette température de fusion, le sel liquide possédant une chaleur spécifique beaucoup plus élevée que celle des corps solides, il est possi- ble,.toutes choses égales, d'y accumuler une plus grande quantité de chaleur.
Le bain de sel servant d'accumulateur de chaleur peut être chauffé ou bien par un élément chauffant plongeant dans le bain, ou bien par une résistance placée à l'extérieur de la boite contenant le sel, ou encore au moyen d'une résistance placée à l'intérieur du bloc métallique plongeant dans le sei et faisant corps avec la plaque chauffante ; ce bloc étant utilisé également pour transmettre la chaleur du bain vers la plaque chauffante.
Cependant et conformément à l'invention il sera préférable si on veut éviter la décomposition du nitrate alcalin qui se produit à haute température,de donner au corps chauffant une grande surface de contact avec le bain. rar exemple, un tube de faible diamètre contenant une résistance et qui serait normale ment chauffé au rouge ou à une température voisine par le passage
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du courant provoquerait à la surface de contact avec le bain de sel-une décomposition du nitrate. Les éléments chauffants de ce genre devront donc être rejetés autant que possible.
Et pour que l'on puisse bien comprendre comment les dispositions caractéristiques ci-dessus peuvent être pratiquement réalisées, on décrira ci-après plus en détail certains modes préférés d'exécution, bien entendu donnés au seul titre d'exemple et représentés schématiquement aux dessins annexés dans lesquels :
fig. 1 ,montre en coupe verticale la partie supérieure d'une cuisinière à une plaque chauffée réalisée suivant l'invention. fig. 2 montre une demi coupe horizontale et une demi vue en plan dans la cuisinière ci-dessus. fig. 3 ,est une coupe verticale dans une cuisinière à deux plaques chauffées. fig. 4 ,est une vue en plan de la cuisinière précédente à deux plaques chauffantes. fig. 5 ,montre en coupe verticale une cuisinière à trois plaques dont une chauffée directement . fig. 6 ,est une vue en plan de la cuisinière précédente. fig. 7 ,montre une coupe verticale dans un poêle à accumulation réalisé suivant l'invention. fig. 8 ,est une coupe horizontale dans ce poêle à accumulation.
Dans les figures 1 , 2, 3, 4, 5 et 6 : 1, 11,12, 13 désignent les plaques chauffantes 2, 21,22, 23, les blocs faisant corps avec les plaques et plongeant dans le bain de sel.
3, la boite contenant le sel.
4, le sel 5, la résistance chauffante 6, un joint d'amiante 7, vis de fixation du bloc sur le fond de la boite.
8, le calorifuge.
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9, la tôle extérieure de la cuisinière.
Da.s les figures citées ci-dessus la résistance chauffante 5, isolée électriquement, a été de préférence placée dans le bloc métallique, bloc de fonte, par exemple, faisant corps avec la plaque. Ceci a l'avantage de permettre un chauffage plus rapide de la plaque reliée au bloc contenant la résistance lorsque la cuisinière a été hors service pendant un temps assez long.
Il est facile également de réaliser ce bloc plo n- geant dans le sel en sorte que la transmission de la chaleur du bloc au sel se fasse aisément et moyennant un écart de tempéra. ture très faible entre le bloc et le bain de sel ; on évite. notamment ainsi pendant les heures de charge une température élevée du bloc chauffant ce qui pourrait amener une décomposition du sel. rendant la période de décharge une trop grande chute de température entre le bain et la plaque est également évitée de cette façon.
La fig. 2 montre à titre d'exemple une réalisation du bloc dont la section horizontale est en forme d'étoile dans le but d'augmenter la surface de contact entre le bloc et le bain de sel.
On pourrait évidemment, toujours dans le but de faciliter la transmission de chaleur entre le bloc et le bain de sel trouver d'autres formes plus ou moins compliquées, garnir le bloc d'ailettes métalliques plongeant dans le bain de sel, placer dans le bain et en contact avec le bloc un réseau en treillis de fils métalliques ( fils de fer par exemple) ou encore un réseau de tôles qui seraient perforées pour permettre le courant de convection du sel liquide, etc.
Dans les fig. 1 et 2 le chauffage du bloc se fait par une résistance introduite dans une cavité ménagée à la partie inférieure de ce bloc. Dans ce cas le bloc reposera autant que possible sur le fond de la boite et sera fixé à celui-ci
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par des vis 7 ; unjoint 6 en amiante par exemple empêchant le liquide de s'écouler vers l'extérieur.
D'une façon générale et conformément à l'invention , les éléments chauffants s'ils sort placés dans la boite contenant le bain de sel seront conditionnés de telle sorte que la partie supérieure de l'élément chauffant ne soit pas recouverte par le bain de sel en sorte qu'en fondant autour de l'élément chauffant une partie du sel liquide puisse librement s'écouler à la surface du bain, ceci pour éviter les efforts dus à la dilatation du sel au moment de la fusion. Four la même raison les blocs chauffants reposeront autant que possible sur le fond de la boite contenant le sel en sorte d'éditer que la partie de sel comprise entre le bloc et le fond de la boite ne puisse en fondant et en se dilatant, alors que la partie supérieure du bain est encore solide, exercer des efforts nuisibles sur le fond de la boite.
Pour éviter des pertes importantes de chaleur, l'ensemble de la boite sera soigneusement calorifugé par une matière, calorifuge 8.
Du côté du four qui sera dans le type le plus commun de cuisinière placé sous le bain de sel, on pourra tolérer une certaine perte de chaleur de façon à maintenir le four constamment à une température voisine de 60 C à 70 C.
Ceci aura l'avantage de permettre une réduction de la puissance de la résistance de chauffage du four et d'utiliser le four pour la conservation au chaud des mets, sans devoir mettre la résistance de celui-ci en service. -
Dans la cuisinière représentée schématiquement aux fig. 3 et 4, 2 plaques sont chauffées directement par une résistance placée dans le bloc de fonte unique reliant les 2 plaques.
Cette résistance est introduite par le haut ce qui permet d'éviter de devoir trouer le fond de la boite 3 . Le bloc de fonte repose directement sur le fond de la boite pour la raison donnée plus haut.
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La cuisinière représentée ( fig. 5 et 6) comprend une plaque chauffée 11 et d'autres plaques non chauffées 12 et 13 Ces plaques qui seront à une température légèrement inférieure à celle de la plaque 11 seront utilisées de préférence pour les préparations culinaires demandant une température relativement douce. On pourra également afin de pouvoir disposer d'une certaine gamme de températures, diminuer la température d'une de ces plaques ou des deux en réduisant la surface du bloc plongeant dans le bain de sei ; à noter que les blocs de ces plaques non chauffées pourront sans inconvénient être plus courts que le bloc chauffant. La cuisinière fig. 5 comprend un bloc 22 plus court que les autres.
La fig. 7 montre en coupe verticale et la fig. 8 en coupe horizontale un poêle à accumulation réalisé conformément à l'invention.
Le sel est contenu dans une boite 1 dont la surface latérale sera par exemple ondulée afin d'augmenter la surface de contact avec l'air, on pourrait aussi dans le même but garnir cette surface d'ailettes de refroidissement.
L'air s'échauffe en montant dans l'intervalle 7 compris entre la boite contenant le sel et la paroi extérieure du poêle qui sera de préférence une double paroi calorifugée..
Les éléments chauffants seront dans l'exemple décrit et selon l'invention, constitués de résistances isolées placées dans des tubes soudés sur le fond de la boite mais pouvant coulisser librement dans le couvercle supérieur de façon à permettre la libre dilatation des tubes lors de l'échauffement de ceux-ci.
Afin d'éviter une trop haute température des éléments chauffants au contact du sel on emploiera un nombre de tubes suffisamment grand ou encore on augmentera la surfaee de ceux-ci en'augmentant leur diamètre ou en les garnissant extérieurement d'ailettes. Leur diamètre sera par exemple
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plus grand que celui qui gérait strictement nécessaire, un' espace compris entre la résistance et le tube étant alors remnli d'une matière réfractaire.
Comme pour la cuisinière et toujours dans le but de faciliter la transmission de chaleur entre les éléments chauffants et le bain de sel on pourra disposer à l'intérieur de celui-ci et en contact avec les éléments chauffants, un réseau de treillis de fils métalliques ou de tôles p erforées.
La température maximum du bain de sel aussi bien pour la cuisinière que pour les poêles à accumulation, sera en général limitée par un dispositif automatique ( thermostat) coupant le courant dès que cette température est atteinte.
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Il est bien évident que l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus.
Pour la cuisinière on pourrait sans sortir du cadre de l'invention placer l'élément chauffant en dehors de la boite contenant le sel ou encore dans celle-ci, mais en dehors d'un bloc relié à une plaque chauffante.
Dans le poêle à accumulation, les éléments chauffants et la boite contenant le sel pourront avoir une toute autre forme que celle décrite ci-dessus; l'invention couvrant tout appareil à accumulation de chaleur dont la masse chauffée est constituée en tout ou en partie d'un sel tel que le nitrate de sodium ou de potassium dont le point de fusion est compris entre 200 et 350 C.
REVENDICATIONS.
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1.- Appareil électrique de chauffage à accumulation tels que cuisinière ou poêle à accumulation, caractérisé en ce que la masse servant d'accumulateur de chaleur est constituée d'un sel ou d'un mélange de sels dont la température de fusion est compri- se entre 200 et 350 0.
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IMPROVEMENTS TO ELECTRIC HEATING APPLIANCES
OF THE ACCUMULATION TYPE.
The invention relates to electric heating devices of the storage type and comprises arrangements suitable for increasing the storage capacity of these devices while allowing the accumulated heat to be used at a temperature best suited for the intended use.
Electric heating devices such as storage stoves or stoves are already known in which the energy absorbed is stored in the form of heat during the hours of low network load, in particular during the night, and returned at the time of the load peak. that is, during the day.
Storage devices also make it possible to use a large amount of heat for a very short time while requiring only a relatively low power from the network, the duration of the charge being in this case much longer than the duration of the discharge. .
In known storage cookers or stoves
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Until now, heat was accumulated in cast iron blocks, refractories or even in water at high temperature. The fault with refractories or cast iron is that in order to be able to use an appreciable portion of the accumulated heat, it is necessary to tolerate a very large variation in temperature of the mass between the start and the end of the discharge. This is not without drawbacks for the kitchen as well as for the storage stove.
For the kitchen, in fact, at least one heating pad must be kept as much as possible at a temperature slightly higher than that which is necessary for frying, i.e. 250 C. However, in existing storage stoves or stoves we are obliged if we do not does not want to increase the weight and the price in inadmissible proportions to tolerate temperature variations ranging from 500 to 150 C. The temperature of 500 C. is much too high for the cooker and the preparation of the dishes is therefore much more delicate.
As for the final temperature of 150 C. it is: too low for certain culinary preparations. It is also understood that despite all the precautions taken, the heat losses by radiation are necessarily quite high when the temperature of the mass reaches 500 C. and this is also a serious drawback of the use of these materials in storage stoves whose insulation thermal becomes expensive and delicate. In addition, in these latter devices, the high temperatures cause the carbonization of dust which in this form is much more harmful.
As for high temperature water, it has the advantage of a high specific heat, but the high pressures to which the containers are subjected constitute a great danger for the safety of the personnel.
Heat storage cookers and stoves, in accordance with the invention, and in which the mass to be heated consists of an alkaline salt, do not have these drawbacks.
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These devices and thereby constitute an important advance in the technique and economics of these devices.
The chosen salt will have its melting point at a temperature close to the optimum temperature of use, that is to say close to 300 C.
After numerous tests, it was recognized that the salts which were most suitable for this use were alkaline nitrates such as sodium or potassium nitrate or else a mixture of the two salts. However, sodium nitrate has the advantage of a very moderate price.
The advantage of using these salts is that they have the property of having a high heat of fusion, heat which is restored at the time of solidification at a practically constant temperature. It is therefore possible to accumulate in the molten salt at this constant temperature close to 3u0 C a very large quantity of heat.
In addition, if one wishes to exceed this melting point, since liquid salt has a specific heat much higher than that of solid bodies, it is possible, all things being equal, to accumulate a greater quantity of heat.
The salt bath serving as a heat accumulator can be heated either by a heating element immersed in the bath, or by a resistance placed outside the box containing the salt, or by means of a resistance placed inside the metal block plunging into the sei and forming part of the heating plate; this block also being used to transmit the heat from the bath to the heating plate.
However, and in accordance with the invention, it will be preferable, if it is desired to avoid the decomposition of the alkaline nitrate which occurs at high temperature, to give the heating body a large contact surface with the bath. rare example, a small diameter tube containing a resistance and which would normally be heated to red or to a similar temperature by the passage
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current would cause nitrate to decompose on the contact surface with the salt bath. Heating elements of this kind should therefore be rejected as much as possible.
And so that one can fully understand how the above characteristic arrangements can be practically achieved, certain preferred embodiments will be described in more detail below, of course given by way of example only and shown schematically in the drawings. appended in which:
fig. 1, shows in vertical section the upper part of a cooker with a heated plate produced according to the invention. fig. 2 shows a half horizontal section and a half plan view in the above range. fig. 3, is a vertical section in a two-hotplate stove. fig. 4, is a plan view of the previous two-hotplate cooker. fig. 5, shows in vertical section a cooker with three plates, one of which is heated directly. fig. 6, is a plan view of the previous cooker. fig. 7, shows a vertical section through an accumulation stove produced according to the invention. fig. 8, is a horizontal section in this storage stove.
In Figures 1, 2, 3, 4, 5 and 6: 1, 11, 12, 13 denote the heating plates 2, 21, 22, 23, the blocks being integral with the plates and immersed in the salt bath.
3, the box containing the salt.
4, salt 5, heating resistance 6, an asbestos gasket 7, screw fixing the block to the bottom of the box.
8, the heat insulator.
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9, the outer plate of the stove.
In the figures cited above, the heating resistor 5, electrically insulated, has preferably been placed in the metal block, cast iron block, for example, being integral with the plate. This has the advantage of allowing faster heating of the plate connected to the block containing the resistance when the cooker has been out of service for a fairly long time.
It is also easy to make this block immersed in the salt so that the heat transfer from the block to the salt is done easily and with a temperature difference. very low ture between the block and the salt bath; we avoid. in particular thus during charging hours a high temperature of the heating block which could lead to decomposition of the salt. making the discharge period too large a temperature drop between the bath and the plate is also avoided in this way.
Fig. 2 shows by way of example an embodiment of the block whose horizontal section is star-shaped in order to increase the contact surface between the block and the salt bath.
We could obviously, always with the aim of facilitating the transmission of heat between the block and the salt bath, find other more or less complicated shapes, garnish the block with metal fins plunging into the salt bath, place in the bath and in contact with the block, a lattice network of metal wires (iron wires for example) or a network of sheets which would be perforated to allow the convection current of the liquid salt, etc.
In fig. 1 and 2 the block is heated by a resistance introduced into a cavity in the lower part of this block. In this case the block will rest as much as possible on the bottom of the box and will be fixed to it
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by screws 7; unjoint 6 made of asbestos, for example, preventing the liquid from flowing to the outside.
In general and in accordance with the invention, the heating elements, if they come out placed in the box containing the salt bath, will be conditioned so that the upper part of the heating element is not covered by the salt bath. salt so that by melting around the heating element a part of the liquid salt can freely flow over the surface of the bath, this to avoid the forces due to the expansion of the salt at the time of melting. For the same reason, the heating blocks will rest as much as possible on the bottom of the box containing the salt so as to edit that the part of salt between the block and the bottom of the box cannot melt and expand, so that the upper part of the bath is still solid, exert harmful forces on the bottom of the box.
To avoid significant heat loss, the entire box will be carefully insulated with a material, heat insulating 8.
On the side of the oven which will be in the most common type of stove placed under the salt bath, a certain heat loss can be tolerated so as to maintain the oven constantly at a temperature of around 60 C to 70 C.
This will have the advantage of allowing a reduction in the power of the heating resistance of the oven and of using the oven for keeping food warm, without having to put the resistance of the latter into service. -
In the cooker shown schematically in Figs. 3 and 4, 2 plates are heated directly by a resistance placed in the single cast iron block connecting the 2 plates.
This resistance is introduced from the top which avoids having to make a hole in the bottom of the box 3. The cast iron block rests directly on the bottom of the box for the reason given above.
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The cooker shown (fig. 5 and 6) comprises a heated plate 11 and other unheated plates 12 and 13 These plates, which will be at a temperature slightly lower than that of the plate 11, will be preferably used for culinary preparations requiring a relatively mild temperature. In order to be able to have a certain range of temperatures, it is also possible to reduce the temperature of one or both of these plates by reducing the surface area of the block immersed in the salt bath; It should be noted that the blocks of these unheated plates can easily be shorter than the heating block. The cooker fig. 5 includes a block 22 shorter than the others.
Fig. 7 shows in vertical section and FIG. 8 in horizontal section an accumulation stove made in accordance with the invention.
The salt is contained in a box 1, the side surface of which will for example be corrugated in order to increase the contact surface with the air, it is also possible, for the same purpose, to line this surface with cooling fins.
The air heats up as it rises in the interval 7 between the box containing the salt and the exterior wall of the stove which will preferably be an insulated double wall.
The heating elements will in the example described and according to the invention, consist of insulated resistors placed in tubes welded to the bottom of the box but which can slide freely in the upper cover so as to allow the free expansion of the tubes during l 'warming up of these.
In order to avoid too high a temperature of the heating elements in contact with the salt, a sufficiently large number of tubes will be used or the surface area of these will be increased by increasing their diameter or by lining them on the outside with fins. Their diameter will be for example
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larger than that which managed strictly necessary, a space between the resistance and the tube then being filled with a refractory material.
As for the cooker and always with the aim of facilitating the transmission of heat between the heating elements and the salt bath, it is possible to have inside the latter and in contact with the heating elements, a network of wire mesh or perforated sheets.
The maximum temperature of the salt bath, both for the stove and for storage stoves, will generally be limited by an automatic device (thermostat) which cuts off the power as soon as this temperature is reached.
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It is obvious that the invention is not limited to the examples described above.
For the cooker, without departing from the scope of the invention, the heating element could be placed outside the box containing the salt or else in the latter, but outside a block connected to a heating plate.
In the storage stove, the heating elements and the box containing the salt may have a completely different shape than that described above; the invention covers any heat storage device the heated mass of which consists in whole or in part of a salt such as sodium or potassium nitrate, the melting point of which is between 200 and 350 C.
CLAIMS.
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1.- Electric storage heating device such as a stove or storage stove, characterized in that the mass serving as a heat accumulator consists of a salt or a mixture of salts, the melting temperature of which is lower. is between 200 and 350 0.