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(11) | EP 0 756 439 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Elément chauffant et procédé de bouchage dudit élément chauffant |
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[0001] La présente invention se rapporte au domaine des sous ensembles chauffants utilisés dans les appareils électriques et en particulier dans les appareils électroménagers. L'invention concerne des éléments chauffants du type blindé et notamment un procédé de fabrication et de bouchage de tels éléments chauffants.
[0002] Il est déjà connu de boucher des éléments chauffants blindés à l'aide d'une résine silicone liquide en association avec une perle isolante montée sur l'élément chauffant et d'une éventuelle opération d'étuvage pour polymériser ladite résine. Il est également connu d'utiliser une colle silicone déposée à froid, laquelle scelle une perle céramique. De telles méthodes de bouchage présentent l'inconvénient d'utiliser des perles bien dimensionnées et de forme spécialement adaptée à ces méthodes. En outre le nombre d'étapes pour mettre en oeuvre ces procédés de même que leur complexité augmentent le temps de fabrication et le coût des éléments chauffants ainsi réalisés.
[0003] L'objet de la présente invention consiste donc à remédier aux inconvénients de l'art antérieur et à réaliser à faible coût des éléments chauffants présentant une bonne tenue dans le temps, notamment au niveau du confinement de la magnésie contenue dans lesdits éléments chauffants.
[0004] Un autre objet de la présente invention consiste à simplifier le procédé d'obturation ou de bouchage des éléments chauffants et en particulier à automatiser d'une manière extrêmement simple toutes les étapes dudit procédé.
[0005] Un objet complémentaire de la présente invention consiste à remplacer les perles céramiques de ces éléments chauffants par des pièces ou des moyens peu coûteux et facilement réalisables industriellement.
[0006] Les objets assignés à la présente invention sont atteints à l'aide d'un élément chauffant blindé, comportant un tube métallique dans lequel sont agencés un fil résistif, de la magnésie assurant l'isolation électrique dudit fil et la transmission thermique vers le tube métallique, une borne de connexion fixée sur chaque extrémité dudit fil et faisant saillie hors du tube métallique, ainsi que des moyens d'obturation de l'élément chauffant réalisés à l'aide d'un moyen d'isolation électrique de la borne de connexion et d'un matériau à base de silicone remplissant l'intérieur du tube métallique dans l'espace disponible entre la borne de connexion et ledit tube, caractérisé en ce que le moyen d'isolation électrique est associé à des moyens de centrage de la borne de connexion dans le tube métallique n'obturant pas complètement ledit tube.
[0007] Selon une forme d'exécution avantageuse, le moyen d'isolation électrique de la borne de connexion et les moyens de centrage de la borne de connexion dans le tube métallique sont constitués d'une seule pièce.
[0008] Les objets assignés à la présente invention sont également atteints à l'aide d'un procédé d'obturation d'un élément chauffant blindé consistant :
- à introduire dans un tube métallique un fil résistif muni de bornes de connexions à ses extrémités,
- à disposer un moyen d'isolation électrique de la borne de connexion et des moyens de centrage de la borne de connexion dans le tube métallique,
- à remplir le tube de magnésie pour assurer l'isolation électrique et la transmission thermique,
- à déposer un matériau à base de silicone dans le tube métallique de préférence autour de la borne de connexion afin de sceller le tube métallique contenant la magnésie.
[0009] D'autres particularités et avantages ressortiront mieux à la lecture de la description donnée ci-après en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples illustratifs mais non limitatifs dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue partielle en coupe d'exemple de réalisation d'un élément chauffant conforme à l'invention,
- la figure la représente une vue en section selon la ligne A-A de la figure 1,
- la figure 2 représente une vue partielle en coupe d'une variante de réalisation d'un élément chauffant conforme à l'invention,
- la figure 3 représente une vue partielle en coupe d'une autre variante de réalisation d'un élément chauffant conforme à l'invention,
- la figure 3a représente une vue en section selon la ligne A-A de la figure 3,
- la figure 4 représente une vue en coupe d'une variante préférentielle de réalisation d'un élément chauffant conforme à l'invention,
- la figure 4a représente une vue en section selon la ligne A-A de la figure 4,
- la figure 5 représente une autre variante d'un élément chauffant conforme à l'invention et représenté à la figure 4.
[0010] La figure 1, représentant un élément chauffant conforme à l'invention, montre un tube métallique 1, plus particulièrement au voisinage d'une extrémité la du tube métallique 1. La figure 1 montre également de la magnésie 2 à l'intérieur du tube 1 et une borne de connexion 4 associée à un moyen d'isolation électrique de ladite borne de connexion 4. Cette dernière est destinée à connecter l'élément chauffant sur une source d'alimentation électrique.
[0011] Les moyens d'obturation de l'élément chauffant blindé conforme à l'invention sont avantageusement constitués d'une part, d'un moyen d'isolation électrique de la borne de connexion 4 et d'autre part, d'un moyen de centrage de la borne de connexion. Lors de l'assemblage, le tube est définitivement bouché à l'aide d'un matériau à base de silicone déposé à l'intérieur du tube métallique 1 et se répandant à la surface de la magnésie 2, laquelle ne remplit pas entièrement le tube métallique 1. Le matériau à base de silicone, non représenté aux figures, est une résine de silicone réticulée ou polymérisée pour recouvrir efficacement la magnésie 2 et boucher ainsi l'élément chauffant. La borne de connexion 4 est avantageusement immergée dans la magnésie 2 à l'intérieur du tube métallique 1 d'une part et fait saillie hors du tube métallique 1 d'autre part.
[0012] Le moyen d'isolation électrique est par exemple réalisé avec un matériau céramique ou polymère. Préférentiellement le moyen d'isolation électrique est une pièce enfilée et fixée sur la borne de connexion 4. Le moyen d'isolation électrique est par exemple tel que cela est représenté aux figures 1, 3, 4 et 5, un manchon 6 comportant préférentiellement une partie centrale tubulaire 10 et muni de moyens de centrage de la borne de connexion 4 dans le tube métallique 1, lesdits moyens de centrage n'obturant pas totalement ledit tube 1. Cette disposition permet de conserver une communication entre l'intérieur et l'extérieur du tube métallique 1 après l'introduction dudit manchon dans ledit tube 1.
[0013] Le manchon 6 est avantageusement réalisé avec un matériau plastique résistant à des températures élevées. Ces températures élevées correspondent d'une part aux températures de fonctionnement d'utilisation des éléments chauffants conformes à l'invention et d'autre part aux températures d'étuvage de la magnésie 2 contenue dans le tube métallique 1. Cette dernière, une fois compactée et déshydratée à l'aide d'une opération d'étuvage, immerge avantageusement au moins partiellement le moyen d'isolation électrique de la borne de connexion 4 tout en ne remplissant pas complètement le tube métallique 1 ; il subsiste donc un espace 1b libre délimité par le tube métallique 1, la magnésie 2 et la borne de connexion 4 associée au moyen d'isolation électrique. Cet espace 1b libre est utilisé pour y répandre la résine de silicone. La borne de connexion 4 sert à connecter un fil résistif 3, noyé dans la magnésie 2 et constituant la source de chaleur, sur une alimentation électrique. Le moyen d'isolation électrique permet notamment d'éviter un court-circuit entre la borne de connexion 4 et le tube métallique 1. Un tel risque peut provenir par exemple de la présence accidentelle ou non de gouttes de liquides ou d'autres produits sur l'élément chauffant.
[0014] La borne de connexion 4 est avantageusement pourvue d'au moins une déformation 5 ou d'un épaulement 5a tel que cela est représenté aux figures 1, 3, 4 ou 5 pour retenir en translation le moyen d'isolation électrique. Les déformations 5 sont obtenues par exemple par écrasement de la borne de connexion 4 ou de toute autre manière connue permettant de réaliser les oreilles de maintien. Selon une variante de réalisation de la borne de connexion 4 représentée à la figure 3, les déformations 5 sont remplacées par l'épaulement 5a obtenu directement par construction de la borne de connexion 4. Dans cet exemple de réalisation, le manchon 6 réalisant l'isolation de la borne de connexion 4 est également noyé partiellement dans la magnésie 2 et vient en butée à son autre extrémité contre l'épaulement 5a.
[0015] Les moyens de centrage de la borne de connexion 4 dans le tube métallique 1 sont avantageusement constitués par au moins une branche 8 reliée à la partie centrale tubulaire 10 du manchon 6 et présentant une partie périphérique 11 assurant le contact avec le tube métallique 1.
[0016] La figure la montre une section transversale selon la ligne A-A de la figure 1 du manchon 6. Dans cet exemple de réalisation le manchon 6 présente une branche 8 se terminant par une partie périphérique 11 de forme tubulaire couvrant au moins 180° de manière à assurer le maintien dudit manchon 6 dans le tube métallique 1.
[0017] La figure 3a montre une section transversale selon la ligne A-A de la figure 3 du manchon 6. Dans cet autre exemple de réalisation le manchon 6 présente deux branches 8 se terminant chacune par une partie périphérique 11.
[0018] La figure 4 représente une vue en coupe d'une variante préférentielle de réalisation d'un élément chauffant conforme à l'invention. Dans cette variante, le moyen d'isolation électrique est un manchon 6 présentant une configuration à au moins trois branches 8 réparties symétriquement par rapport à un axe de symétrie x-x' du tube métallique 1.
[0019] La figure 4a montre une section transversale selon la ligne A-A de la figure 4 du manchon 6. Cette section transversale visualise un exemple avec quatre branches 8 symétriques par rapport à l'axe x-x' du manchon 6 ou de l'élément chauffant conforme à l'invention. La figure 4a montre également un perçage 9 traversé par la borne de connexion 4.
[0020] Le manchon 6 repose avantageusement sur la magnésie 2 à l'intérieur du tube métallique 1 et vient en butée avec son autre extrémité contre les déformations 5 et la borne de connexion 4. Le manchon 6 peut aussi selon un autre mode de réalisation de l'invention être solidarisé de la borne de connexion 4 à l'aide de tout moyen connu et notamment par un montage en force. La figure 4 montre également une seringue 15 destinée à remplir l'espace 1b entre les branches 8 avec une résine de silicone liquide, laquelle sera polymérisée ou réticulée par la suite. Les dimensions du manchon 6 sont avantageusement choisies pour permettre son introduction avec jeu à l'intérieur du tube métallique 1.
[0021] Dans l'exemple de réalisation de l'élément chauffant blindé conforme à l'invention et représenté à la figure 5, les branches 8 s'étendent radialement par rapport à l'axe symétrie x-x', mais présentent des dimensions réduites par rapport à la longueur axiale totale du manchon 6. Les branches 8 se trouvent ainsi complètement immergées dans le tube métallique 1 par conséquent dans la résine silicone liquide répandue dans l'espace 1b disponible au-dessus de la magnésie 2. La partie du manchon 6 faisant saillie hors du tube métallique 1 présente une forme cylindrique entourant la borne de connexion 4 et venant en butée contre la déformation 5. Une telle configuration du manchon 6 permet d'étendre plus uniformément la résine silicone dans l'espace 1b délimité par le tube métallique 1, la borne de connexion 4 associée au manchon 6 et la magnésie 2.
[0022] Dans l'exemple de réalisation de l'élément chauffant conforme à l'invention et représenté à la figure 2, le moyen d'isolation électrique comporte un revêtement émaillé 7 projeté sur toute la périphérie de la borne de connexion 4. Un manchon non représenté à ladite figure enfilé sur la borne de connexion 4 permet d'assurer le centrage de ladite borne 4. Ce moyen d'isolation électrique permet également de ménager au voisinage d'une extrémité la du tube métallique 1, l'espace 1b destiné à recevoir la résine de silicone.
[0023] Le procédé d'obturation d'un élément chauffant blindé conforme à la présente invention consistant à introduire dans un tube métallique 1 le fil résistif 3 muni de bornes de connexion 4 à ses extrémités, et à utiliser de la magnésie 2 pour assurer l'isolation électrique et la transmission thermique ainsi qu'à utiliser un moyen d'obturation de l'élément chauffant comprend en outre des étapes complémentaires.
[0024] Ces dernières consistent d'une part à utiliser un moyen d'isolation électrique de la borne de connexion 4 en association avec le matériau à base de silicone en tant que moyens d'obturation et d'autre part à déposer ledit matériau à base de silicone dans le tube métallique 1, de préférence autour de la borne de connexion 4 pour confiner la magnésie 2 à l'intérieur du tube métallique 1. En conséquence tout contact ou toute communication entre la magnésie 2 et le milieu gazeux ou liquide dans lequel est employé l'élément chauffant est empêché. L'isolation de la borne de connexion 4 se fait dans le cadre du procédé conforme à l'invention avant l'utilisation du matériau à base de silicone du type résine pour boucher l'élément chauffant.
[0025] Le procédé conforme à l'invention consiste également à utiliser des moyens de centrage de la borne de connexion 4 dans le tube métallique 1 disposés sur la périphérie du moyen d'isolation électrique de la borne de connexion 4 et n'obturant pas complètement ledit tube 1. Ainsi la magnésie 2 peut être introduite dans le tube métallique 1 après l'isolation de la borne de connexion 4 maintenue en place par rapport aux parois intérieures du tube métallique 1.
[0026] Le procédé conforme à l'invention consiste également à lier intimement le moyen d'isolation électrique de la borne de connexion 4 et de les introduire dans le tube métallique 1 avant les étapes consistant à remplir le tube métallique 1 avec la magnésie 2, à compacter et à déshydrater ladite magnésie 2. La réalisation d'un sous-ensemble chauffant constitué d'une borne de connexion 4 présentant un moyen d'isolation électrique et éventuellement des déformations 5 permet de simplifier le procédé de bouchage et par conséquent le procédé de fabrication de l'élément chauffant blindé conforme à l'invention.
[0027] Le procédé conforme à l'invention consiste également à utiliser une pièce du type manchon pour l'enfiler sur la borne de connexion 4 et réaliser ainsi au moins partiellement son isolation électrique. Cette dernière est complétée par le matériau à base de silicone et la magnésie 2 déshydratée et compactée à l'intérieur du tube métallique 1.
[0028] Selon une variante du procédé conforme à l'invention, ce dernier consiste à projeter le revêtement émaillé 7 sur la borne de connexion 4 pour obtenir son isolation électrique. Une telle opération est facilement automatisable et ne nécessite aucune intervention manuelle. Il en est de même pour l'enfilement de la pièce du type manchon sur la borne de connexion 4. Le procédé conforme à l'invention consiste également à déformer la borne de connexion 4 après avoir enfilé le manchon 6 sur cette dernière, de manière à retenir en translation ledit manchon 6.
[0029] Un avantage considérable du procédé conforme à l'invention réside dans l'isolation de la borne de connexion 4 avant toute opération de résinage, simplifiant ainsi ledit procédé.
[0030] Un autre avantage de la présente invention est obtenu avec une éventuelle remontée par capillarité d'une résine silicone, lors du remplissage du tube métallique 1, entre la borne de connexion 4 et la pièce enfilée sur cette dernière. Une telle remontée contribue au maintien et à la fixation de ladite pièce sur la borne de connexion 4. La résine peut dans ce cas réaliser l'interface entre la borne de connexion 4 et son moyen d'isolation.
[0031] Un avantage du procédé d'obturation conforme à l'invention réside dans la mise en oeuvre d'étapes successives, toutes automatisables facilement à un moindre coût.
[0032] Un autre avantage de la présente invention réside dans l'utilisation possible d'une résine silicone particulière susceptible de subir un traitement par un rayonnement ultraviolet pour obtenir une polymérisation de ladite résine. En effet l'absence de perles obturant le tube métallique 1 permet aux rayonnements d'accéder directement à la résine. Une telle opération peut remplacer un étuvage supplémentaire.
[0033] Un autre avantage du procédé conforme à l'invention réside donc dans le montage en automatique de la pièce réalisant l'isolation électrique de la borne de connexion 4 et la suppression d'une pose manuelle d'une perle sur le tube métallique 1. De telles opérations peuvent être effectuées avant que les éléments chauffants conformes à l'invention ne soient formés, c'est à dire avant qu'ils ne présentent leur configuration définitive, laquelle dans la plupart des cas n'est pas rectiligne.
[0034] Tous ces avantages conduisent à un autre avantage significatif permettant de réduire sensiblement le coût de fabrication des éléments chauffants blindés conformes à l'invention.
[0035] A titre de variante on peut imaginer que les moyens d'isolation électrique et les moyens de centrage de la borne de connexion 4 soient constitués de plus d'un élément, par exemple que les moyens d'isolation électrique et les moyens de centrage soient constitués par deux pièces distinctes, ou que les moyens de centrage soient eux-mêmes constitués par plus d'une pièce.
1. Elément chauffant blindé, comportant un tube métallique (1) dans lequel sont agencés
un fil résistif (3), de la magnésie (2) assurant l'isolation électrique dudit fil
et la transmission thermique vers le tube métallique (1), une borne de connexion (4)
fixée sur chaque extrémité dudit fil et faisant saillie hors du tube métallique (1),
ainsi que des moyens d'obturation de l'élément chauffant réalisés à l'aide d'un moyen
d'isolation électrique (6;7) de la borne de connexion (4) et d'un matériau à base
de silicone remplissant l'intérieur du tube métallique (1) dans l'espace (1b) disponible
entre la borne de connexion (4) et ledit tube (1), caractérisé en ce que le moyen
d'isolation électrique est associé à des moyens de centrage de la borne de connexion
(4) dans le tube métallique (1) n'obturant pas complètement ledit tube (1).
2. Elément chauffant blindé selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'isolation
électrique de la borne de connexion (4) et les moyens de centrage de la borne de connexion
(4) dans le tube métallique (1) sont constitués d'une seule pièce.
3. Elément chauffant blindé selon la revendication 2, dans lequel les moyens de centrage
de la borne de connexion (4) dans le tube métallique (1) sont avantageusement constitués
par au moins une branche (8) reliée à la partie centrale tubulaire (10) du manchon
(6) et présentant une partie périphérique (11) assurant le contact avec le tube métallique
(1).
4. Elément chauffant blindé selon la revendication 2, dans lequel ladite pièce forme
un manchon (6).
5. Elément chauffant blindé selon la revendication 4, dans lequel le manchon (6) présente
une configuration à au moins trois branches (8) réparties par rapport à un axe de
symétrie (x-x').
6. Elément chauffant blindé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le matériau
à base de silicone est une résine de silicone réticulée ou polymérisée, pour recouvrir
la magnésie (2) et ainsi boucher l'élément chauffant.
7. Elément chauffant blindé selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel le manchon
(6) est réalisé avec un matériau plastique résistant à des températures élevées.
8. Elément chauffant blindé selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel la borne
de connexion (4) est pourvue de déformations (5) pour retenir en translation le manchon
(6).
9. Procédé d'obturation d'un élément chauffant blindé consistant :
- à introduire dans un tube métallique (1) un fil résistif (3) muni de bornes de connexions (4) à ses extrémités,
- à disposer un moyen d'isolation électrique de la borne de connexion (4) et des moyens de centrage de la borne de connexion (4) dans le tube métallique (1),
- à remplir le tube (1) de magnésie (2) pour assurer l'isolation électrique et la transmission thermique,
- à déposer un matériau à base de silicone dans le tube métallique (1) de préférence autour de la borne de connexion (4) afin de sceller le tube métallique (1) contenant la magnésie (2).
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le moyen d'isolation électrique et la
borne de connexion (4) sont liés intimement et sont introduits dans le tube métallique
(1) avant les étapes consistant à remplir le tube métallique (1) de magnésie (2),
à compacter et à déshydrater ladite magnésie (2).
11. Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel on utilise un manchon
(6) pour l'enfiler sur la borne de connexion (4) et réaliser ainsi au moins partiellement
son isolation électrique.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel on déforme la borne de connexion (4)
après avoir enfilé le manchon (6) sur cette dernière, de manière à retenir en translation
ledit manchon (6).