EP0154595B1 - Perfectionnement permettant la mise et le maintien en dépression du moufle d'un four électrodomestique à réacteur catalytique - Google Patents
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Classifications
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- F24C15/00—Details
- F24C15/006—Arrangements for circulation of cooling air
Definitions
- the present invention relates to an improvement enabling the muffle to be placed in and maintained under vacuum in an electrical household appliance with a catalytic reactor, with or without pyrolytic cleaning.
- the passage time (RG) of these gases along the walls of the catalyst channels must approach the following optimum value:
- the dimensions of the reactor must be sufficient so as not to saturate it too quickly during cooking or cleaning.
- the gas treatment temperature must be appropriate, that is to say of the order of 400-600 ° C. depending on the type of catalyst used.
- the present invention makes it possible to better fulfill the first condition, the following conditions being linked more particularly to the dimensions of the catalyst and to the operating temperature of the furnace.
- the gases exit by natural draft, either directly outside via a rear chimney; either in an auxiliary evacuation channel in the case of an outlet on the front face and of a catalyst passing through the upper wall of the muffle.
- the inventors have imagined a combination of means making it possible, without additional energy, to create a sufficient vacuum to direct all of the gases and fumes to the catalyst and to suck them out of the muffle, through that and remove them with the extracted air.
- the first patent is a double V-shaped channel, providing between its two branches a triangular volume at the tip of fresh air.
- the branch located above the catalyst element is covered with a protective and insulating sheet to prevent the diffusion of heat upwards.
- This part cannot be used as a cover for the catalyst cartridge. Furthermore, it has no particular profile.
- the majority of the cartridge body is located outside the upper wall of the enclosure. It emerges through the ejection channel to pass along the sheath through the orifices that the latter has in the lower part.
- the cartridge body is thus surrounded by a coaxial air flow.
- the principle used consists in favoring the pulling effect caused by a coaxial air flow.
- German patent 1,811,760 SIMPLEX relates to an air outlet for a heating enclosure, the duct of which opens into an intermediate chamber.
- the outlet from said intermediate chamber is located in an ejection volume just below the main outlet orifice for the ventilation air of the device.
- This ejection volume receives on either side by adjacent channels the air for ventilation of the interior volume of the heating appliance.
- a channel for evacuating the extracted air is created above the enclosure, a channel which opens out under the control panel.
- a cartridge containing a catalyst element is disposed at the upper outlet of the heating chamber.
- the cartridge opens into the channel through a passage made in an inclined deflection plate forming the bottom wall of the deflection channel.
- the air flow blown by the fan is tangential to the plate slightly promoting the suction of pyrolysis gases.
- the present invention proceeds from a completely different principle of depression inspired by aeronautical technique.
- the general inventive idea consists in using the vacuum effect caused by a hood shaped as an aerodynamic profile, and disposed on the outlet of the catalyst, in the exhaust air flow which generates a call for air at the level of the catalyst. .
- the invention consists in placing a hood shaped according to the upper surface of an aircraft wing, in the forced ventilation channel of the enclosure, above the catalyst outlet, the upper surface being provided with 'a suction port corresponding to the part of the catalyst.
- the invention has several particularly interesting advantages:
- the present invention applies mainly, but not exclusively, to household electrical ovens comprising an air extraction device between the insulation of the muffle and the casing by means of group 1 in the high position, with turbine 2 blowing the air extracted on the facade above the door 3 of the oven 4, by a horizontal ejection channel 5 with converging walls towards the outlet.
- the cooling of the walls comes from the circulation of air between the external enclosure 6 and the muffle 7 from the lower air inlet 8 to the outlet 9 of the air stream 10 on the facade, after its passage along channel 5.
- the invention will usually be used on ovens without a catalytic reactor, but also on ovens provided with a catalytic reactor 11 placed through the upper wall 12 of the muffle, for example in the central part, opening into the channel 5.
- the invention applies more particularly to pyrolysis and catalysis ovens which systematically include a catalytic reactor.
- the gases burns from the muffle 7 through the catalyst 11 are evacuated up to now by an independent auxiliary channel, arranged in the channel so as not to be influenced by the opposite overpressure caused by the air stream 10.
- This configuration causes a discharge of the combustion gases which generates an overpressure in the muffle and causes these gases to escape through the orifices which may be on the walls of the muffle (insufficiently tight door, braided seal, passage of the probe, thermostat , turbine, spit ).
- this suction orifice can have various technical forms depending on the effects and advantages which it is desired to obtain.
- the main variants are shown in figures from 5 to 7.
- the suction opening of the cover will take the form of an opening, preferably rectangular, 17, with edges slightly offset from one another.
- the deflector 18 has, in a horizontal plane, a slightly diverging shape towards the a-. from the oven. It occupies a central position from the entry of the ejection channel 5. Its passage section is in principle rectangular, so that its lower wall 19 forms with the cover a suction volume 20 in double reverse convergence type Venturi which favors the suction effect. Its projected surface roughly covers that of the cover 13.
- the lower wall 19 presses the air gap on the cover and thus significantly increases the vacuum effect.
- the presence of the deflector makes it possible to separate the central air flow in the channel which tended to be concentrated along a central zone in the extension of the width of the turbine.
- two lateral channels are formed which ensure complete homogenization of the air and, consequently, better mixing in the ejection channel.
- the upstream edge 21 of the opening has a slight upward bending while the downstream edge 22 remains straight in the extension of the leakage ramp.
- the upstream edge 21 remains in the extension of the curvilinear attack inclination while the downstream edge 22 has a slight downward bending.
- This last variant increases the effect and the suction flow thanks to the shape of the edges of the opening which promotes the flow of the outgoing gases.
- the external shape of the cover may vary slightly as well as the position of the opening.
- vacuum cover 13 has no need to be made separately and attached to the upper horizontal wall of the muffle.
- one of the advantages of the invention consists in conforming the cover 13 in the sheet of sheet metal constituting the upper external envelope of the muffle.
- the catalytic reactor operating at full efficiency, it is possible, in certain cases, to vary the flow rate of the gas slightly.
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Description
- La présente invention se rapporte à un perfectionnement permettant la mise et la maintien en dépression du moufle d'un four électrodomestique à réacteur catalytique avec ou sans nettoyage pyrolytique.
- De nombreux fours électrodomestiques sont équipés d'un réacteur catalytique destiné à traiter les gaz de cuisson des aliments lors des séquences de nettoyage par catalyse ou pyrolyse des projections, principalement graisseuses, sur les parois et autres surfaces les recevant. Ce catalyseur produit l'oxydation des molécules d'oxyde de carbone pour les transformer en gazcarbonique.
- Bien que devenant dangereuse pour l'homme en quantités importantes, la molécule de gaz carbonique est saturée à l'état naturel et ne présente pas, par conséquent, le danger immédiat de l'oxyde de carbone avide d'oxygène.
- De ce fait, un réacteur catalytique saturant l'oxyde de carbone en oxygène est devenu indispensable dans bien des fours et notamment dans les fours à nettoyage pyrolytique ou catalytique.
- Les études et essais ont montré que pour faire fonctionner le réacteur catalytique à son optimum, les quatre conditions générales suivantes doivent être remplies:
- Tous les gaz dégagés soit par la combustion d'aliments (cuisson) soit par la carbonisation des résidus d'aliments (nettoyage) doivent passer par le réacteur catalytique.
-
- La température de traitement des gaz doit être appropriée, c'est-à-dire de l'ordre de 400-600°C selon le type de catalyseur utilisé.
- La présente invention permet de mieux remplir la première condition, les conditions suivants étant liées plus particulièrement aux dimensions du catalyseur et à la température de fonctionnement du four.
- Il n'existe pas, sur les fours actuels, de dispositif mécanique spécial d'aspiration des gaz sortant du catalyseur. On profite, en effet, de la surpression provoquée par l'augmentation du volume de l'air due à la réaction chimique exothermique dans l'enceinte. Ceux-ci s'échappent en majorité par le corps du catalyseur traversé par des canaux, car constituant la sortie préférentielle par tirage naturel.
- A la sortie du catalyseur, les gaz sortent par tirage naturel, soit directement à l'extérieur par une cheminée arrière; soit dans un canal d'évacuation auxiliaire dans le cas d'une sortie sur la face avant et d'un catalyseur traversant la paroi supérieure du moufle.
- Or, dans la pratique, si la majorité des gaz sortent par le catalyseur, la section de passage de celui-ci s'avère insuffisante pour écouler complètement le volume supplémentaire et une partie de ceux-ci s'échappent par l'entrée d'air inférieure et par les passages auxiliaires formés par les jeux d'assemblage et de fabrication et les multiples orifices et intervalles techniques situés sur les parois du moufle.
- Ces émanations parasites ne traversent pas le catalyseur où elles seraient traitées. Ces gaz et fumées présentent une forte proportion d'oxyde de carbone et pourraient constituer un danger dans les cuisines de petites dimensions servant bien souvent de pièce d'habitation.
- Pour remédier à cet inconvénient, les inventeurs ont imaginé une association de moyens permettant, sans énergie supplémentaire, de créer une dépression suffisante pour diriger l'ensemble des gaz et fumées vers le catalyseur et les aspirer à l'extérieur du moufle, à travers celui-ci et les évacuer avec l'air extrait.
- L'état de la technique est illustré par les brevets suivants: DT n° 2329024 Licentia Patent Ver- waltungs, US n° 4163894 SCHERER, DT, n° 1811760 SIMPLEX et US n° 3310046 SCOTT cédé à GENERAL ELECTRIC Cy.
- Ces brevets concernent des fours électrodomestiques à cartouche de catalyseur traversant la voûte de l'enceinte de chauffe pour déboucher dans un canal d'évacuation.
- Dans le premier brevet, il s'agit d'un canal double en V, ménageant entre ses deux branches un volume triangulaire en pointe d'air frais. La branche située au-dessus de l'élément catalyseur est recouverte d'une tôle de protection et d'isolation pour éviter la diffusion de la chaleur vers le haut.
- Cette pièce ne peut servir de capot à la cartouche du catalyseur. Par ailleurs elle ne présente aucun profil particulier.
- Dans le deuxième brevet SCHERER, la majorité du corps de la cartouche est située en dehors de la paroi supérieure de l'enceinte. Il émerge au travers du canal d'éjection pourfaire traverser le long de la gaine à travers les orifices que celle-ci possède en partie inférieure. Le corps de la cartouche est ainsi entouré d'un flux d'air coaxial.
- Le principe utilisé consiste à favoriser le tirage par effet d'entraînement apporté par un flux d'air coaxial.
- Le brevet allemand 1 811 760 SIMPLEX concerne une sortie d'air pour enceinte de chauffe dont le conduit débouche dans une chambre intermédiaire. La sortie de ladite chambre intermédiaire se situe dans un volume d'éjection juste en dessous de l'orifice de sortie principale de l'air de ventilation de l'appareil. Ce volume d'éjection reçoit de part et d'autre par des canaux adajcents l'air de ventilation du volume intérieur de l'appareil de chauffage.
- De la même façon que précédemment, on favorise l'éjection de l'air de l'enceinte de chauffe par un mouvement d'entraînement apporté par la ventilation générale de l'appareil.
- Le dernier brevet cédé à la société GENERAL ELECTRIC Cy réalise de façon particulière une amélioration de l'évacuation des gaz de pyrolyse dans un four électrodomestique.
- Selon ce brevet américain, on crée un canal d'évacuation de l'air extrait au-dessus de l'enceinte, canal qui débouche sous le bandeau de commande. Une cartouche contenant un élément catalyseur est disposée à la sortie supérieure de l'enceinte de chauffe.
- La cartouche débouche dans le canal à travers un passage pratiqué dans une plaque de déviation inclinée formant la paroi inférieure du canal de déviation.
- Le flux d'air soufflé par le ventilateur est tangentiel à la plaque favorisant légèrement l'aspiration des gaz de pyrolyse.
- On ne distingue ici aucun déflecteur supplémentaire qui permettrait de créer une dépression efficace.
- La présente invention procède d'un principe de mise en dépression totalement différent inspiré de la technique aéronautique.
- L'idée générale inventive consiste à utiliser l'effet de dépression provoqué par un capot conformé en profil aérodynamique, et disposé sur la sortie du catalyseur, dans le flux d'air d'extraction qui engendre un appel d'air au niveau du catalyseur.
- Plus précisément, l'invention consiste à placer un capot conformé selon l'extrados d'une aile d'avion, dans le canal de ventilation forcée de l'enceinte, au-dessus de la sortie du catalyseur, l'extrados étant pourvu d'un orifice d'aspiration en correspondance avec la partie du catalyseur.
- Ainsi que déjà partiellement indiqué ci-dessus, l'invention présente plusieurs avantages particulièrement intéressants:
- Diminution notable des dégagements parasites par les entrées d'air auxiliaires et les orifices et passages techniques.
- Suppression du canal supplémentaire d'isolement.
- Utilisation du flux d'air engendré par la turbine d'extraction.
- Possibilité de confectionner le profil par estampage dans la paroi extérieure supérieure du moufle.
- Fonctionnement du réacteur catalytique à plein rendement.
- Certains joints (éclairage, passage sonde...) présents sur les parois du moufle peuvent être supprimés.
- Variation possible de l'inertie de dépression en faisant varier les formes techniques et la vitesse de l'air dans la veine motrice.
- Par ailleurs, l'extraction suffisante de l'air intérieur en cours de cuisson apporte une amélioration sensible sur les points suivants. L'invention permet:
- L'évacuation rapide des buées formées en cours de cuisson des aliments humides.
- Le mélange immédiat des gaz chauds sortant du catalyseur avec l'air du ventilateur de la veine motrice. D'améliorer la cuisson par une meilleure évacuation provoquant l'augmentation de l'oxygénation et la suppression de l'oxyde de carbone.
- De diminuer les odeurs désagréables de cuisson dans la cuisine et les pièces.
- D'évacuer du four et de détruire les odeurs des projections de graisse sur les parties chaudes et améliorer ainsi le goût de l'aliment qui n'est plus cuit dans une ambiance chargée de vapeurs grasses.
- D'autres caractéristiques techniques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après effectuée à titre d'exemple non limitatif sur quelques variantes d'exécution des principaux moyens de l'invention, en référence aux dessins accompagnants dans lesquels:
- La figure 1 est une vue schématique générale en coupe veticale d'un four équipé du perfectionnement selon l'invention.
- La figure 2 est une vue de détail en coupe longitudinale de la partie supérieure d'un four équipé du perfectionnement selon l'invention.
- La figure 2 est une vue de détail en coupe longitudinale de la partie supérieure d'un four équipé du perfectionnement selon l'invention.
- La figure 3 est une vue en coupe transversale du canel d'évacuation, dans le cas d'une variante à déflecteur amont.
- La figure 4 est une vue en plan du canal d'éjection de l'air extrait, montrant la forme et l'emplacement du capot profilé, conformément au perfectionnement selon l'invention.
- Les figures 5, 6 et 7 sont des vues schématiques en coupe longitudinale de quelques formes de profils possibles pour le capot de dépression.
- La présente invention s'applique principalement, mais non exclusivement, aux fours électrodomestiques comportant un dispositif d'extraction de l'air entre l'isolation du moufle et l'enveloppe par l'intermédiaire du groupe 1 en position haute, à turbine 2 soufflant l'air extrait en façade au-dessus de la porte 3 du four 4, par un canal horizontal d'éjection 5 à parois convergentes vers la sortie. Le refroidissement des parois provient de la circulation de l'air entre l'enceinte extérieure 6 et le moufle 7 depuis l'entrée d'air inférieure 8 jusqu'à la sortie 9 de la veine d'air 10 en façade, après son cheminement le long du canal 5.
- L'invention sera utilisée habituellement sur les fours sans réacteur catalytique, mais également sur les fours pourvus d'un réacteur catalytique 11 disposé au travers de la paroi supérieure 12 du moufle, par exemple en partie centrale, débouchant dans le canal 5.
- L'invention s'applique plus particulièrement aux fours à pyrolyse et à catalyse qui comportent systématiquement un réacteur catalytique.
- Lors d'un nettoyage par pyrolyse, un apport d'air frais est nécessaire pour permettre la bonne combustion des résidus à éliminer. Cet apport d'air frais provient de la partie inférieure par appel d'air naturel dû à la surchauffe régnant à l'intérieur du four.
- Comme indiqué en partie introductive, les gaz brûlés provenant du moufle 7 à travers le catalyseur 11 sont évacués jusqu'à présent par un canal auxiliaire indépendant, disposé dans le canal afin de ne pas être influencés par la surpression contraire provoquée par la veine d'air 10.
- Cette configuration provoque un refoulement des gaz de combustion qui engendre une surpression dans le moufle et amène ces gaz à s'échapper par les orifices pouvant se trouver sur les parois du moufle (porte insuffisamment étanche, joint à tresse, passage de la sonde, thermostat, turbine, tourne-broche...).
- Selon l'invention, on prévoit de recouvrir la sortie du réacteur catalytique 11 d'un capot profilé 13 de dépression présentant un profil voisin ou identique en forme à celui de l'extrados, d'un profil d'aile d'avion à bord d'attaque 14 dirigé vers la turbine et à bord de fuite 15 s'étendant le long du canal 5 en aval de la sortie 16 du réacteur catalytique 11.
- Comme on le verra ci-après, cet orifice d'aspiration peut présenter diverses formes techniques en fonction des effets et avantages que l'on souhaite obtenir. Les variantes principales sont représentées en figures de 5 à 7.
- De façon générale, l'orifice d'aspiration du capot affectera la forme d'une ouverture, de préférence rectangulaire, 17, à bords légèrement décalés l'un par rapport à l'autre.
- Des résultats supérieurs sont obtenus en insérant dans le canal 5 au-dessus du capot de dépression 13 un déflecteur 18 qui a pour but de dévier et de concentrer la veine d'air 10 sur le capot 13 et notamment sur son ouverture d'aspiration. Ce déflecteur constitue lui-même un passage pour l'air et n'occupe qu'une partie de la section du canal 5 en hauteur et en largeur, de manière à ne pas présenter de perte de charge sensible pour la turbine qui ne fonctionnerait plus dans ses conditions normales d'utilisation.
- Comme on peut s'en rendre compte sur la figure 4, le déflecteur 18 affecte, dans un plan horizontal, une forme légèrement divergente vers l'a-. vant du four. Il occupe une position centrale dès l'entrée du canal d'éjection 5. Sa section de passage est en principe rectangulaire, de manière que sa paroi inférieure 19 forme avec le capot un volume d'aspiration 20 en double convergence inversée type Venturi qui favorise l'effet de succion. Sa surface projetée recouvre à peu près celle du capot 13.
- L'interposition de ce déflecteur apporte au moins trois avantages principaux:
- La paroi inférieure 19 plaque la lame d'air sur le capot et augmente ainsi de façon sensible l'effet de dépression.
- La création d'une double convergence augment l'effet de succion.
- La présence du déflecteur permet d'écarter le flux d'air central dans le canal qui avait tendance à se concenter le long d'une zone centrale dans la prolongation de la largeur de la turbine. On forme, en plus, deux canaux latéraux qui assurent l'homogéréisation complète de l'air et, par conséquent, un meilleur mélange dans le canal d'éjection.
- D'autres formes possibles du capot de dépression 13 et des ouvertures sont représentées en figures de 5 à 7. Elles permettent, selon leurs formes techniques, d'obtenir des effets légèrement différents.
- Ainsi les diverses variantes représentées diffèrent notamment par la déformation par inclinaison des bords longitudinaux de l'ouverture 17.
- En figure 1, le bord amont 21 de l'ouverture présente un léger cambrage vers le haut alors que le bord aval 22 reste droit dans le prolongement de la rampe de fuite.
- Inversement, en figure 2, le bord amont 21 reste dans le prolongement de l'inclinaison curviligne d'attaque alors que le bord aval 22 présente un léger cambrage vers le bas.
- La variante de la figure 3 réunit sur chacun des bords, les déformations indiquées ci-dessus.
- Cette dernière variante augmente l'effet et le débit d'aspiration grâce à la forme des bords de l'ouverture qui favorise l'écoulement des gaz sortant.
- La forme extérieure du capot pourra varier légèrement ainsi que la position de l'ouverture.
- Les essais ont montré à cet effet que ces formes et positions n'étaient pas déterminantes et que les résultats étaient encore obtenus à un degré moindre, mais peu différent pour des formes et positions voisines.
- On remarquera que le capot de dépression 13 n'a nullement besoins d'être confectionné séparément et rapporté sur la paroi horizontale supérieure du moufle. Bien au contraire, un des intérêts de l'invention consiste à conformer le capot 13 dans la feuille même de tôle constituant l'enveloppe extérieure supérieure du moufle.
- Par ailleurs, le réacteur catalytique fonctionnant à plein rendement, il est possible, dans certains cas, de varier légèrement le débit de passage du gaz.
Claims (9)
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