CH200009A - Procédé pour l'accumulation et la transmission de la chaleur, et dispositif pour sa mise en oeuvre. - Google Patents

Description

  Procédé pour     l'accumulation    et la transmission de la chaleur,  et dispositif pour sa mise en     #uvre.       La. présente invention comprend un pro  cédé pour l'accumulation et la transmission  de la chaleur, caractérisé en ce qu'on utilise       simultanément    le changement .d'état     solide-          liquide    à     température    constante d'un corps  composé et le changement d'état     liquide-          gazeux    d'un     corps    pur à haute température de       vaporisation,    le     premier    étant affecté à l'ac  cumulation et le second,

   qui     s'effectue        sous     l'action de la chaleur latente constante entre  tenue par le premier, étant affecté à la distri  bution, aux points d'utilisation, de la cha  leur accumulée.  



  L'invention comprend encore un dispositif  pour la mise en     oeuvre    de ce procédé,     carac-          térisé    en     ce    qu'il comporte au moins un bac       renfermant    le corps     accumulateur    chauffé     par     des     résistances    électriques et dans lequel sont  disposés des.

   tubes contenant le corps distri  buteur et aboutissant à certains points d'uti  lisation, les     parois        dudit    bac accumulateur    étant susceptibles d'être mises en contact,  d'autre part, avec des réservoirs renfermant  aussi de ce corps distributeur pour trans  mettre à celui-ci, par     conduction,    une partie  de la chaleur du bac et lui     permettre    à son  tour de se     vaporiser    pour chauffer     d'autres     points d'utilisation.  



  Le dessin annexé     représente,    à titre  d'exemple, une forme d'exécution du dispo  sitif pour la mise en     oeuvre    du procédé que  comprend l'invention, ce dispositif consistant  en une cuisinière     comportant    des plaques de  chauffage à basse     température    et un four.  



  La     fig.    1 représente une coupe en éléva  tion de     cette    cuisinière;  La     fig.    2 en est une vue de dessus;  La     fig.    3 montre une plaque de chauffage  combinée avec un     tube    évaporateur;  Les     fig.    4 et 5 représentent un dispositif  de réglage de la température -du four;      Les     fig.    6 et 7 montrent     l'assemblage    des  tôles du four.  



  On sait que les     réseaux    de     distribution    et  les     consommateurs    ont avantage à     accumuler,     sous forme de chaleur, aux heures de faible  consommation, l'énergie électrique     destinée     aux usages domestiques et     autres.     



  Les     procédés    préconisés dans     ce    but ont.  consisté, le plus généralement, à     accumuler     les calories dégagées par des     résistances    élec  triques de chauffage dans des     corps    accumu  lateurs solides, liquides ou gazeux, avec ou  sans     transformation    d'état, dans la limite des  températures correspondant à la charge ou à  la décharge.  



  Au moment de leur emploi, les calories  ainsi emmagasinées sont     transmises    aux or  ganes de chauffage,     plaques,    serpentins ou  tout autre matériel ayant     pour    but de trans  mettre     ces    calories à la     masse    dont on veut  pratiquement élever la température: casse  roles, fours, etc., par le     corps    accumulateur  lui-même ou par tout autre agent     distributeur     travaillant en circuit fermé entre le     corps    ac  cumulateur et les organes de chauffage, avec  ou sans transformation     d'état.     



  Ces procédés connus     présentent    un ou plu  sieurs des     inconvénients    suivants:  10 Variation de la température des orga  nes de chauffage en     eouns    d'utilisation.       Cette    variation     est    due:       n)    à l'abaissement de la température du  corps accumulateur du fait de surfusion (uti  lisation de la chaleur     latente    de fusion de  corps     minéraux)    ou, plus généralement, du  fait de la     cession    de calories au     corps    distri  buteur ou     directement    aux organes de chauf  fage;

         h)    à la variation de la température du       corps    distributeur évoluant en circuit     fermé     entre le     corps        accumulateur    et les organes de       chauffage.     



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



  20 Transformation résultant, aux tempé  ratures d'utilisation, de     l'instabilité        (décom-          position    par oxydation) ou de la transforma-         tion    de     composés        secondaires    (par exemple       attaque    des matériaux     constituant    le     récipient     contenant le     corps    envisagé), des agents     accu-          mulateurs    et     principalement    distributeurs:

    huile, huile de     vaseline,    glycérine, naphtaline,  stéarine, soufre,     mercure,        etc.    utilisés jusqu'à  <B>ce</B> jour pour de     telles        applications    domesti  ques     comme    les cuisinières électriques à accu  mulation, les chauffe-eau, les chaudrons     cui-          seurs,    entraînant un renouvellement périodi  que de ces     corps.     



  30     Pression    de l'ordre de 30 à 50 kg (em  ploi de l'eau) faisant de     l'appareil    électro  ménager un     matériel        fort        dangereux.     



  40     Impossibilité    de réaliser     certains        modes     de     cuisson    qui exigent de saisir les     aliments,     <B>ce</B> qui     est    le     cas    pour     les        grillades    ou gra  tins pour la confection     desquels    les     organes     de chauffage doivent être à une     température     de l'ordre de 500 à 700   ou plus.  



  Or, lesdits     procédés    actuels ne     permettent     pas     d'atteindre        ces        températures    et les modes  de cuisson précités ne sont plus alors réalisés  que fort     imparfaitement.     



  Le     procédé    que     comprend    l'invention obvie  à tous     ces    inconvénients.  



       Dans    une forme d'exécution préférée de  ce     procédé,    le premier changement d'état à       température    constante     consiste    dans la fusion  eutectique, ou la     transformation        eutectoïdique     ou allotropique du     corps        composé        constitué     par un     alliage    métallique ou un mélange de  sels     minéraux.     



  Quant au changement d'état du     corps    pur,  il est réalisé au moyen -d'un corps à haute  température de vaporisation amené à     se    va  poriser sous l'effet de la chaleur accumulée  par le corps     composé        susdit    et à transmettre       cette    chaleur aux organes     d'utilisation    en se  condensant sur eux.  



  L'utilisation     simultanée        des    chaleurs la  tentes de fusion et de     vaporisation        permet     d'obtenir:  10 une     température        sensiblement        constante     des organes de chauffage;  20 une meilleure     transmission    de chaleur  en raison de l'augmentation des     coefficients     d'échange et de     l'iuteneification    de la circu-           lation    de vapeur du fait de la condensation  de     cette    vapeur sur ou dans les organes de  chauffage;

    <B>30</B> un     encombrement    réduit du dispositif  complet.  



  Une forme     d'exécution    du procédé permet       aussi    bien d'assurer les besoins à basse tem  pérature (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 tempé  ratures relativement basses, inférieures à  <B>500'</B> C, .le     corps    accumulateur     consistera    de       préférence    en un alliage     ternaire    ou quater  naire à base de zinc utilisé à son point de  fusion     eutectique.     



  On peut par exemple utiliser un alliage  contenant en poids au moins<B>80%</B> de zinc  avec de l'étain, de l'aluminium, du magné  sium et dégageant, par fusion à 855   C, envi  ron 30 petites calories par gramme (ou 30  grandes calories par kg).  



  La chaleur latente de fusion ou de     trans-          formation    du corps accumulateur est trans  mise aux organes de chauffage au moyen  d'un fluide organique parfaitement stable,  dont la pression n'excède pas 5 kg à une tem  pérature telle que ce fluide se condense sur  les organes d'utilisation.  



  On peut utiliser spécialement le     diphényl          (CBH@-C'HJ)    employé seul ou en mélange  avec l'oxyde de     diphényl        (CsH@-O-CsH"),.     ses dérivés     halogénés    et, plus spécialement,  chlorés.  



  Dans le cas des éléments feu vif,     c'est-à-          dire    portés .à une température de 500   C à  800   C, on peut accumuler les calories par  fusion     eutectique    ou transformation     eutectoï-          dique    d'un alliage ou d'un mélange de sels       minéraux    comme les chlorures alcalins ou       alcalino-terreux.     



  Au contact de ce     bain    accumulateur vient  se vaporiser un fluide distributeur, de préfé  rence minéral, et à haut point d'ébullition,  comme le cadmium, dont la vapeur se con  dense dans ou sur les organes     d'utilisation.       Dans ce cas, les plaques de chauffage sont  avantageusement constituées par un tube  enroulé en spirales et porté au rouge au cours  du fonctionnement. L'élément feu vif du four  pour grillades et     gratins    pourra de même être  réalisé sous la     forme    d'un gril sur ou sous le  quel pourront être disposés les aliments à       griller.     



  Quand sont prévus     simultanément    des  organes à haute et basse température, le bac       accumulateur    à haute température pour les  éléments feu vif sera très     avantageusement     entouré par les bacs contenant les bains accu  mulateurs pour les organes à plus basse tem  pérature.  



  Ces derniers bains jouent le rôle de calori  fuge par rapport au premier en recueillant la  plus grande partie des     calories    perdues par  celui-ci. Entre les divers bacs pourront d'ail  leurs     être    disposées des couches     calorifu-          geantes    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.  



  La forme     d'exécution    représentée du     dis-          positif    que comprend     l'invention    est consti  tuée par une cuisinière pourvue de plaques  chauffantes à basse température et d'un four.  



  L'agent accumulateur, tel qu'un alliage à  base de     zinc,    est placé dans une cuve 10 en  fonte, au     besoin    enduite intérieurement     d'tm     vernis approprié.  



  Cet agent accumulateur est chauffé et  fondu pendant les heures creuses de distribu  tion, au moyen de 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 solidaires de plaques  chauffantes 13. Dans l'enceinte formée par  ces tubes et les plaques chauffantes 13 est in  troduit un fluide distributeur tel que     diphé-          nyl    qui, au contact des parties chauffées par  l'alliage accumulateur, se vaporise et vient se  condenser sur les plaques de     chauffage    13.  



  Le fluide distributeur condensé redescend  et se vaporise 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 par  ties froides des organes d'utilisation,     c'est-à-          dire    aux endroits où précisément est néces  saire la libération plus grande de calories.

   Du  fait de cette     condensation    sur les parties froi  des, et de la dépression qu'elle entraîne, la  vapeur est aspirée vers la plaque de chauf  fage, créant une circulation continue mainte  nant constamment en température ces plaques  de chauffage 13, les déperditions de calories  étant     évitées    au moyen de chapeaux     calorifu-          geants    14 qui se rabattent sur les plaques  lorsque celles-ci sont inutilisées.  



  L'ensemble formé par un tube vaporisa  teur avec une plaque chauffante est repré  senté en     fig.    3.  



  La plaque proprement dite est formée par  une partie horizontale 25     (fig.    3) avec la  quelle viennent de fonderie ou par usinage,  sertissage ou tout autre procédé, trois entre  toises 26 disposées à 120   et destinées à ac  croître la solidité de l'ensemble.  



  La plaque 25 et les entretoises 26 sont  soudées sur une rondelle 27, soudée elle-même  au tube vaporisateur 12.  



  Ion four 15, destiné à faire rôtis et gra  tins, est chauffé par un fluide distributeur  approprié, vaporisé au moyen dé calories em  pruntées au bac accumulateur, qui vient se       condenser    entre deux tôles 16 et 17 distantes  l'une de l'autre de quelques millimètres, la  tôle 17 étant gaufrée par points et liée à la  tôle 16 par soudure des gaufrages. La con  densation de la vapeur est favorisée par le  laminage entre les tôles 16 et 17 et par les  gaufrages autour desquels cette vapeur aura  tendance à se condenser. Dans une autre  forme d'exécution, les deux tôles pourraient  être gaufrées.  



  Ce laminage pourrait d'ailleurs être réa  lisé suivant des procédés bien différents, par  exemple: condensation de la vapeur entre  deux parois planes distantes l'une de l'autre  de quelques millimètres sans gaufrage; con-         densation    de la vapeur sur une tôle     portant          des        rainures    faisant     tout    le tour du four.  



  Il     est    à     noter    que     cette        condensation    pour  rait encore     être        accrue    en introduisant la va  peur dans la chambre de condensation par  le moyen d'un col en     venturi    fonctionnant  en détendeur.  



  Sur les     fig.    6 et 7,     on.    voit, à titre d'exem  ple,     les    deux tôles 16 et 17 du four, 17 étant  la     tôle        gaufrée    et 16 .la tôle     intérieure.     



       L'espace        entre    les tôles 16 et 17 est en       communication    avec une cuve 18 dans la  quelle s'effectue la vaporisation du liquide       distributeur        nécessaire    au     chauffage    du four.  



  Cette cuve 18 est     fixée    sur une embase  19 venant de fonderie avec le bac accumula  teur 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 main  tenir le liquide à une     certaine    température  notablement inférieure à la température nor  male     d'utilisation    du four.  



  Les     calories        supplémentaires        nécessaires     pour     porter    le fluide     distributeur    du four à  la     température    d'utilisation sont soutirées au  bac     accumulateur    10 au moyen d'un organe       régulateur    20     établissant    une liaison métal  lique     entre    le bac     accumulateur    et la cuve       évaporatrioe    18.  



  La     fig.    4     représente        ce    dispositif de ré  glage 20.  



  Il est     constitué    par deux     masses        métal-          liques    35 et 36     liées:    35 au     bac    accumula  teur 10, 36 à la cuve     évaporatrioe    18.

       Entre          ces    deux     masses    peut venir     s'interposer    une       masse    métallique 20, en forme de     cône,    qui  accroît la     conductibilité    thermique de l'en  semble par     substitution    de     métal        à,    l'air.  



  La commande du     cône    de la     masse        métal-          lique'    20 est réalisée par un     étrier    37, des       l:iellettes    38 et 39     reliées    à des écrous 40 et  41     se    vissant sur des     filetages    à pas     inverses     réalisés .sur une tige de     commande    42     (fig.    5).  



       L'ensemble    des organes précédemment     dé-          crits    est     entouré    d'une enveloppe     Palorifu-          geante        consistant    en deux     couches    21 et 22.       Entre        ces    deux     couches    est     interposée    une      tôle 24 qui s'étend parallèlement aux     faces     latérales et au fond de la cuisinière.

   Cette  tôle     conductrice    a pour     avantage        d'uniformi-          ser    .la     température        et,de    rendre sensiblement  égale, de tous côtés, la -déperdition de calories.  



  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 déper  dition de calories à travers     cette    couche est  égale à l'apport de     calories    à travers la cou  che entourant les organes à haute tempéra  ture et     permet    de ce fait la limitation de la       température    de l'eau contenue dans le     bain-          marie.     



  Le dispositif représenté ne     comporte,    pour  plus de clarté, qu'un seul bac accumulateur  40, mais il reste entendu que l'on peut pré  voir certaines formes d'exécution comportant  plusieurs bacs, notamment lorsque l'on désire  avoir     -des        bacs    de     températures    différentes.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS <B>1</B> Procédé pour l'accumulation et la trans mission de la chaleur, caractérisé en ce qu'on utilise simultanément le changement d'état solide-liquide à température cons tante d'un corps composé et le change ment d'état liquide-gazeux d'un corps pur à haute température de vaporisation, le premier étant affecté à l'accumulation et le second,

   qui s'effectue sous l'action de la chaleur latente constante entretenue par le premier, étant affecté à la distribution, aux points d'utilisation de la chaleur ac cumulée. II Dispositif pour la mise en #uvre du pro cédé selon la revendication I,

   caractérisé en ce qu'il comporte au moins un bac ren fermant le corps accumulateur chauffé par des résistances -électriques et dans lequel sont disposés des tubes contenant le corps distributeur et aboutissant à certains points d'utilisation, les parois dudit bac acoumulateur .

   étant susceptibles d'être mises en contact, d'autre part, avec des réservoirs renfermant aussi de ce corps distributeur pour transmettre à celui-ci, par conduction, une partie de la chaleur du bac et lui permettre à son tour de se vaporiser pour chauffer d'autres points d'utilisation. SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé suivant la revendication I,

   carac térisé en ce que le corps accumulateur de chaleur est constitué par un alliage à point de fusion eutectique. 2 Procédé suivant la revendication I, carac térisé en ce que le corps accumulateur de chaleur est constitué par un alliage à transformation eutectoïdique. 3 Procédé suivant la revendication I, carac térisé en ce que le corps accumulateur de chaleur est constitué par un alliage à transformation allotropique.

   4 Procédé suivant la revendication I, carae- térisé en ce que le corps accumulateur de chaleur est constitué par un mélange de sels minéraux à point de fusion eutectique. 5 Procédé suivant la revendication I, carac térisé en ce que le corps accumulateur de chaleur est ,constitué par un mélange de sels minéraux à transfoTmation eutectoï- dique. ô Procédé suivant la revendication I,

   carac térisé en ce que le corps accumulateur de chaleur est constitué par un mélange de sels minéraux à transformation allotro pique. 7 Procédé suivant la revendication I, carac- térisé en ce que .le corps distributeur est constitué par un fluide organique stable évoluant à basse pression et à haute tem- pérature. 8 Procédé suivant la revendication I,

   carac térisé en ce que le corps distributeur est constitué par un fluide minéral à haut point d'ébullition. 9 Procédé suivant la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le corps accumulateur de chaleur est cons titué par un alliage de zinc.

   10 Procédé suivant la revendication I et la sous-revendication .7, caractérisé en ce que le corps distributeur est constitué par du diphényl. 11 Procédé suivant la revendication I et la sous-revendication 7,

   caractérisé en ce que le corps distributeur est constitué par un mélange de diphényl et de dérivés halo- génés du diphényl. 12 Procédé suivant la revendication 1 et la sous-revendication 8,

   caractérisé en ce que le corps distributeur est constitué par du cadmium permettant de porter au rouge les plaques de chauffe. 13 Dispositif suivant la revendication II, caractérisé par des plaques de chauffe d'utilisation disposées à la partie supé rieure de tubes renfermant le corps distri buteur.

   14 Dispositif suivant la revendication <B>il,</B> caractérisé en ce que la chaleur accumu lée est transmise, d'une part, à des pla ques de chauffage et, d'autre part, à un four, l'apport de calories à celui-ci compre nant une qualité constante et un appoint complémentaire réglable à volonté.

   15 Dispositif suivant la revendication II, caractérisé par un four à double paroi constituée par deux parois métalliques entre lesquelles est laminé, circule et se condense le corps distributeur.

   16 Dispositif suivant la revendication II et la sous-revendication 15, caractérisé en ce que l'une des deux parois du four est gau frée et réunie par soudure à l'autre paroi. 17 Dispositif suivant la revendication II et la sous-revendioation 15, caractérisé en ce que les deux parois du four sont gaufrées et réunies l'une à l'autre par soudure.

   <B>18</B> Dispositif suivant la revendication II et la sous-revendication 14, caractérisé en ce que l'appoint de chaleur du four est fourni par une pièce mobile en matière conductrice de la chaleur, interposée entre une masse conductrice solidaire du bac accumulateur et une masse conductrice solidaire d'une cuve évaporatrice du fluide de chauffage du four.

   19 Dispositif suivant la revendication II, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un bac et au moins un four, ceux-ci étant enveloppés dans une matière calorifuge dans ,laquelle est disposée une tôle d'éga lisation de température, parallèle aux pa rois extérieures. 20 Dispositif suivant la revendication II et la sous-revendication 19,

   caractérisé en ce qu'un bain-marie est interposé au sein de la, matière calorifuge.