(19)
(11) EP 1 647 781 A1

(12) DEMANDE DE BREVET EUROPEEN

(43) Date de publication:
19.04.2006  Bulletin  2006/16

(21) Numéro de dépôt: 04405642.2

(22) Date de dépôt:  13.10.2004
(51) Int. Cl.: 
F24J 1/00(2006.01)
(84) Etats contractants désignés:
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR
Etats d'extension désignés:
AL HR LT LV MK

(71) Demandeurs:
  • Demierre, Jacques
    1564 Cerniat (CH)
  • Demierre, Valérie
    1564 Cerniat (CH)
  • Demierre, Michael
    1066 Epalinges (CH)
  • Waelti, Nicolas
    1800 Vevey (CH)

(72) Inventeurs:
  • Demierre, Jacques
    1654 Cerniat (CH)
  • Demierre, Valérie
    1654 Cerniat (CH)
  • Demierre, Michel
    1066 Epalinges (CH)

(74) Mandataire: Ganguillet, Cyril et al
ABREMA Agence Brevets & Marques Ganguillet & Humphrey Avenue du Théâtre 16 Case postale 2065
1002 Lausanne
1002 Lausanne (CH)

   


(54) Elément chauffant à usage unique


(57) Elément chauffant à usage unique comprenant une enveloppe étanche, une charge métallothermique contenue dans ladite enveloppe et un dispositif de mise à feu. L'enveloppe est un tube métallique et l'agencement intérieur de la dite enveloppe et/ou la composition de la dite charge sont choisis de façon à ralentir la réaction métallothermique, de telle sorte que l'intégrité de la dite enveloppe est préservée si l'élément chauffant est mis à feu au sein d'un liquide.




Description


[0001] La présente invention concerne un élément chauffant à usage unique comprenant une enveloppe, une charge de mélange métallothermique contenue dans ladite enveloppe et un dispositif de mise à feu.

[0002] Les mélanges métallothermiques comprennent un oxyde de métal et un métal plus électronégatif que celui de l'oxyde, ainsi que des additifs éventuels, tous les composants du mélange étant sous forme de poudres ou de petites particules. Plus particulièrement, les mélanges aluminothermiques sont des mélanges de ce type, où l'aluminium sous forme de poudre ou de copeaux est le constituant métallique majoritaire. Le mélange le plus courant est Al + Fe2O3, appelé souvent "thermite".

[0003] Parmi les soucis majeurs rencontrés chez les alpinistes, les randonneurs ainsi que les secouristes, il y a celui de disposer rapidement d'aliments chauds et en particulier de boissons chaudes pendant leurs expéditions.

[0004] Une solution couramment pratiquée consiste à préchauffer des produits alimentaires, en particulier des liquides, et à les conditionner dans des récipients dits isothermes: son efficacité est limitée dans le temps du fait de la déperdition calorique des récipients, quelle que soit leur qualité de fabrication. De plus, ce type de récipient est encombrant par rapport au volume utile et relativement fragile.

[0005] Une deuxième méthode couramment pratiquée consiste à emporter des appareils de chauffage, tels que des réchauds à gaz. Le maniement de ces appareils peut être hasardeux selon la topographie et les conditions climatiques momentanées des lieux où ils sont employés. De plus, leur rendement est relativement limité. A titre d'exemple, en utilisant un réchaud à gaz de campeur, il faut plus de 4 minutes pour porter à ébullition 300ml d'eau froide.

[0006] Pour palier aux inconvénients liés en particulier à l'utilisation de bouteilles de butane/propane, divers types de réchauds à combustible solide ont été proposés. Le brevet GB 892,141 propose un appareil constitué d'un caisson en matériau réfractaire recouvert d'une plaque chauffante, le caisson étant rempli d'une cartouche de combustible solide constitué de thermite ou de combustible similaire, l'allumage s'effectuant avec une allumette au magnésium. Pour que l'appareil offre une durée de chauffage prolongée avec une seule cartouche de combustible solide, on incorpore au mélange à base de thermite un matériau de remplissage inerte, tel que de la poudre de brique. Si ce dispositif élimine les inconvénients spécifiquement liés à l'usage de gaz butane, il présente cependant des inconvénients identiques à ceux d'autres types de réchauds, à savoir la nécessité de transporter à la fois l'appareil de chauffage lui-même, les ustensiles de cuisine correspondants, ainsi que les gobelets individuels.

[0007] On connaît également des kits alimentaires auto-chauffants. Le document WO 86/05671 décrit un procédé de chauffage d'un aliment contenu dans un récipient de conserve, par réaction de chaux vive avec de l'eau dans une enceinte contiguë à celle contenant l'aliment. La température de la réaction d'hydratation de l'oxyde de calcium

est inférieure à 115°C. Ce type de systèmes permet de réchauffer en une dizaine de minutes environ des rations alimentaires de l'ordre de 300g. On a également appliqué ce système au chauffage de boissons. La société Nestlé a commercialisé une cannette de café au lait ayant une contenance utile de 210ml pour un volume total de 330ml. La réaction d'hydratation de la chaux vive permet de chauffer jusqu'à environ 60° le café au lait en environ 3 à 5 minutes, selon la température ambiante. Ces temps de chauffage sont considérés comme trop longs au gré de nombreux utilisateurs.

[0008] Les kits auto-chauffants basés sur la réaction d'hydratation de la chaux vive ne permettent pas, en pratique, de chauffer dans un délai raisonnable des volumes de liquide nettement supérieurs à environ 200ml; du fait de la lenteur de ce procédé, basé sur une réaction relativement peu exothermique, il est quasi impossible de faire des produits chauds utilisables dans des conditions extérieures de grand froid.

[0009] Le document GB 2,123,948 décrit un élément chauffant du type défini d'entrée contenant une charge de thermite. L'enveloppe est constituée d'un tube de silice, matériau thermiquement isolant, pour privilégier le dégagement de chaleur radiative et minimiser le transfert de chaleur par conduction ou convection, et ce dans le but de chauffer des matières de faible conductivité thermique, tels que la glace ou l'air.

[0010] Du fait de sa construction visant à minimiser la dissipation de l'énergie par conduction et/ou convection, et à maximiser l'émission de radiations thermiques et même de radiations de longueurs d'onde situées dans la partie visible du spectre, l'intérieur du tube doit atteindre des températures extrêmement élevées, supérieures à la température de fusion du fer qui se forme au cours de la réaction chimique. A de telles températures, et en particulier au contact du fer liquéfié, l'enveloppe de silice est susceptible de se déformer, de se ramollir et/ou de se fissurer, entraînant une mise en contact subite de produits extérieurs à température quasi ambiante avec les réactifs de l'intérieur du tube portés à très haute température, ce qui peut entraîner une vaporisation immédiate et quasi explosive et des dégâts importants.

[0011] Le but de la présente invention est de proposer un élément chauffant à usage unique, ne présentant pas les défauts des dispositifs de l'art antérieur. Le but de l'invention est en particulier de proposer des éléments chauffants permettant de chauffer rapidement des quantités très variables de liquide, typiquement des quantités contenues dans des récipients allant du gobelet au jerrican. Le but de l'invention est par ailleurs de proposer de tels éléments chauffants ne présentant pas les risques inhérents au tube à thermite de l'état de la technique décrit ci-dessus.

[0012] Ces buts sont atteints dans un élément chauffant tel que défini d'entrée par le fait que l'enveloppe est un tube métallique. L'utilisation d'un tube métallique, par exemple un tube en aluminium, excellent conducteur de la chaleur, permet une dissipation rapide par conduction et convection dans le liquide entourant le tube.

[0013] De préférence, l'avancement de la réaction chimique à l'intérieur du tube est contrôlé et freiné, soit grâce à un agencement particulier de l'intérieur du tube, soit par un choix de la composition du mélange réactif, soit par une combinaison des deux.

[0014] Selon un mode d'exécution préféré, le volume intérieur du tube est segmenté par des cloisons perforées, de sorte que l'avancement du front de réaction est contrôlé et freiné.

[0015] Selon un autre mode d'exécution préféré, la charge métallothermique, par exemple la charge de thermite, comprend au moins un oxyde métallique, et ce en proportion supérieure à la proportion stoechiométrique requise pour la réaction d'oxydoréduction métallothermique.

[0016] Selon un autre mode d'exécution préféré, la charge métallothermique incorpore un matériau de remplissage inerte.

[0017] De préférence, le dispositif comprend des moyens pour refroidir l'air occlus dans le tube afin de réduire la pression intérieure. Ces moyens peuvent comprendre un volume de matériau thermoconducteur, perméable à l'air, de préférence à grande surface spécifique, agencé à l'intérieur du tube, à au moins l'une de ses extrémités.

[0018] Le dispositif de mise à feu peut être un dispositif à percussion ou un dispositif à friction ou encore une mèche allumée par une flamme.

[0019] De préférence, le dispositif de mise à feu comprend un circuit d'allumage électrique comprenant un conducteur résistif, ainsi qu'une amorce pyrotechnique agencée de façon à être mise à feu par le conducteur résistif sous courant.

[0020] De préférence, le circuit d'allumage comprend un détecteur de liquide agencé dans le circuit de telle façon à ne permettre le passage de courant dans le conducteur résistif que lorsque le détecteur détecte la présence de liquide, l'ensemble de l'élément chauffant et du détecteur étant agencés de sorte que le détecteur ne détecte la présence de liquide que lorsque l'élément chauffant est entièrement plongé dans ce liquide. La détection de liquide peut s'effectuer par la mesure de la conductivité électrique du milieu environnant le détecteur.

[0021] D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à l'homme du métier de la description ci-dessous de modes d'exécution préférés, en relation avec le dessin, dans lequel
  • la figure 1 montre une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un élément chauffant selon l'invention;
  • la figure 1a est une vue agrandie de la partie supérieure de l'élément chauffant de la figure 1;
  • les figures 2a, 2b et 2c montrent trois modes d'exécution d'un dispositif de mise à feu;
  • la figure 3 présente un schéma électronique de circuit d'allumage;
  • la figure 3a montre une bandelette portant un circuit imprimé correspondant au schéma de la figure 3;
  • la figure 4 montre une vue schématique partielle, en coupe longitudinale, d'un deuxième mode d'exécution de l'élément chauffant;
  • la figure 5 montre une vue schématique en coupe longitudinale d'un troisième mode d'exécution de l'élément chauffant.


[0022] Des numéros de référence identiques sont employés dans plusieurs figures pour désigner des éléments du dessin identiques ou similaires.

[0023] L'élément chauffant 1 représenté à la figure 1 comprend un tube 2 en aluminium d'une longueur de 250 mm, de diamètre extérieur 15 mm et de 1 mm d'épaisseur de parois. Le fond du tube 2 est obturé par un cylindre 3 en nylon; celui est surmonté sur 2-3 cm de hauteur d'un tampon 4 de paille de fer fine. Au-dessus du tampon 4, le tube est rempli d'un mélange 5 de type thermite, dont la composition sera décrite plus loin. Le volume intérieur du tube 2, occupé par la masse de thermite, est segmenté au moyen de six disques perforés 6 en tôle de fer.

[0024] Une bandelette 7 de matière plastique souple plonge dans le tube. Elle porte un circuit imprimé 8, décrit plus loin, qui est connecté à son extrémité inférieure à une pastille d'allumage 9, qui plonge dans le haut de la masse de thermite. Les pastilles d'allumage sont connues dans l'état de la technique. A titre d'exemple, on peut utiliser une pastille de type A-50.24 de Schaffler & Co. qui présente une résistance de 1,5Ω et dont la mise à feu est effectuée si elle est traversée par un courant ≥ 180mWs/Ω.

[0025] La bandelette de plastique est entourée d'un tampon 10 de paille de fer et traverse un bouchon obturateur 11 en nylon. Au-dessus de ce bouchon, le tube-enveloppe présente des perforations 12 et la zone de la bandelette émergeant du bouchon porte à ce niveau une portion de circuit imprimé, décrit ci-dessous, faisant office de détecteur 13 de liquide. L'extrémité supérieure de la bandelette souple présente deux plages de contact 14 pour la mise à feu. La mise à feu s'effectue avec un dispositif d'allumage électrique, dont deux bornes sont mises en contact avec les deux plages de contact de la bandelette, et qui contient une pile électrique et, optionnellement, un interrupteur.

[0026] La figure 3 montre le schéma d'un circuit électronique de mise à feu incorporant un détecteur de niveau de liquide 13, imprimé sur la bandelette 7, qui est elle-même représentée sur la figure 3a. Le circuit est destiné à être alimenté par une batterie de 1,5V, comme le montre le schéma de la figure 3. Le détecteur de liquide est constitué d'une résistance R2 avec des contacts en peigne permettant de mesurer la conductivité du milieu entourant les dents du peigne. Cette résistance forme un diviseur résistif avec la résistance R1. Lorsque R2 est dans un milieu non conducteur, la tension du diviseur est égale à la tension de la pile. Par conséquent, les transistors Q1 et Q2 sont bloqués. Aucun courant ne traverse la pastille d'allumage représentée par la résistance R3. Lorsque R2 est immergé dans un milieu liquide ionique, sa résistance chute, donc la résistance du diviseur résistif chute également, jusqu'à polariser la tension base/émetteur et ainsi rendre le transistor Q1 passant. Le courant du collecteur de Q1 alimente la base du transistor Q2 et rend ainsi celui-ci passant. A ce moment, la résistance R3 est traversée par un courant électrique, provoquant l'inflammation de la pastille d'allumage. Dans l'hypothèse où le milieu liquide, normalement un milieu aqueux, ne contient pratiquement pas d'ions, et compte tenu du fait que le circuit imprimé est destiné à un usage unique, une substance génératrice d'ions, telle que NaCl, peut être sérigraphiée sur les bords de la résistance R2. Sa dissolution, dès mise en contact avec le milieu liquide, permettra d'activer le circuit, même si le liquide primitivement était peu conducteur.

[0027] Si la portion du circuit imprimé faisant fonction de détecteur de liquide est agencée dans la partie creuse du haut du tube qui le protège, comme le montrent les figures 1 et 1a, il convient de prévoir des perforations du tube 2 à ce niveau: ceci permet au liquide de s'écouler si le tube était retiré du liquide dans lequel il aurait été au préalable plongé, évitant ainsi au détecteur d'être trompé par la présence de liquide résiduel.

[0028] Le choix de la réaction chimique génératrice d'énergie doit répondre aux critères suivants:
  • être fortement exothermique afin de délivrer l'énergie nécessaire au chauffage d'une quantité importante de liquide avec une quantité raisonnable de réactifs, donc avec un dispositif de faible encombrement;
  • présenter intrinsèquement une cinétique de réaction suffisamment élevée pour chauffer rapidement le liquide;
  • les produits de départ de la réaction doivent être stables et non toxiques;
  • les produits de départ doivent être de préférence bon marché.
  • les produits de réaction ne doivent être ni toxiques ni gazeux pour des raisons de sécurité;


[0029] Un exemple de réaction qui satisfait les points ci-dessus est la réaction d'oxydoréduction de l'aluminium avec l'oxyde de fer II

L'énergie libérée par cette réaction est de l'ordre de 4KJ/g, ce qui est important, de l'ordre de 4,5 fois supérieur à l'énergie libérée par une réaction d'hydratation de chaux vive. La température au sein de la masse réactionnelle est très élevée, - elle pourrait théoriquement atteindre 3'000°C -, et le flux de chaleur par unité de temps vers le liquide à chauffer est donc beaucoup plus important que dans le cas d'une réaction d'hydratation dont la température reste inférieure à 100°C.

[0030] Même si la réaction d'oxydo-réduction elle-même n'engendre pas de produits de réaction gazeux, l'air enfermé dans le tube, entre les grains, se dilate sous l'effet de la température, de sorte que la pression pourrait théoriquement atteindre des valeurs de l'ordre de 10 bars si la masse réactionnelle était portée à 3'000°C. Afin de diminuer cette pression, c'est à dire diminuer les contraintes physiques qui s'exercent sur l'enveloppe, donc pour pouvoir fabriquer celle-ci de façon moins coûteuse, on peut disposer à l'intérieur de l'élément chauffant, à ses extrémités, un matériau thermoconducteur présentant un grand rapport surface/volume, par exemple une structure métallique perméable, qui refroidit l'air en absorbant sa chaleur et diffuse celle-ci via le tube avec lequel elle est en contact. Un tampon de fine paille de fer permet d'atteindre ce résultat. On peut également employer des matériaux meilleurs conducteurs de la chaleur, telle que de la paille de cuivre, mais de tels matériaux ont un coût plus élevé. La présence d'un tampon de paille de fer permet également d'intercepter le fer fondu, issu de la réaction, coulant vers le fond du tube, et de dissiper l'énergie correspondante.

[0031] La réaction d'oxydo-réduction ci-dessus mentionnée, bien que vive, ne revêt pas un caractère explosif. Néanmoins, il y a plusieurs avantages à la ralentir:
  • le ralentissement de la réaction diminue les pics de température, et par conséquent les pics de pression à l'intérieur de l'enveloppe;
  • le ralentissement de la réaction évite la fusion de l'enveloppe métallique;
  • le ralentissement de la réaction permet une dissipation plus progressive de la chaleur et évite une vaporisation du liquide extérieur en contact avec l'enveloppe.


[0032] Un premier moyen pour ralentir la réaction est d'ajouter au mélange réactionnel une substance de remplissage inerte, notamment une substance réfractaire. Un ajout d'environ 20% en poids de silice en poudre au mélange de poudres Al + Fe2O3 abaisse de manière satisfaisante la vitesse de réaction et permet d'obtenir un chauffage régulier. Les poudres ont des granulométries voisines, de l'ordre de 200 mesh.

[0033] Un autre moyen pour ralentir la réaction est de surdoser l'oxyde de fer par rapport aux proportions stoechiométriques de réaction. Fe2O3 peut représenter jusqu'à 40% en poids du mélange. On obtient, après combustion d'un tel mélange réactionnel, une mousse d'oxyde de fer et d'aluminium dans laquelle restent figées de petites perles de fer fondues et resolidifiées (inférieures à 1mm).

[0034] Aussi bien le surdosage de l'oxyde de fer que l'ajout du matériau de remplissage inerte présentent l'avantage de figer le fer fondu produit par la réaction, qui tendrait à s'écouler vers le fond du tube.

[0035] Un autre moyen de ralentir la réaction est de fractionner la charge au moyen de cloisons perforées, agencées dans le tube tout en étant espacées les unes des autres. On peut employer pour ce faire des rondelles perforées. Lorsque le front de réaction atteint une rondelle, d'une part le fer en fusion s'y accumule, et d'autre part la réaction se poursuit à travers l'étranglement constitué par la perforation, en libérant momentanément une moindre quantité d'énergie, laissant au dispositif le temps de la dissiper. La vitesse d'avancement du front de réaction peut être ainsi ajustée en modifiant le nombre de disques, leur épaisseur et le diamètre de la perforation.

[0036] L'invention n'est pas limitée au mode d'exécution décrit ci-dessus. D'autres réactions exothermiques ne produisant que des produits de réaction solides sont connues dans l'état de la technique. A titre d'exemple, on pourrait remplacer tout ou partie de l'oxyde de fer par du dioxyde de manganèse. La poudre de magnésium permet de réaliser des réactions métallothermiques similaires à celles obtenues avec la poudre d'aluminium.

[0037] Le dispositif de mise à feu électronique décrit ci-dessus présente l'avantage d'une grande sécurité, dans l'application des éléments chauffants selon l'invention au chauffage de liquides destinés à l'alimentation. Mais la mise à feu de tels éléments chauffants pourrait se faire par d'autres dispositifs, dont les figures 2a, 2b et 2c donnent trois exemples. Ils ont comme point commun la présence d'un bouton au sommet du tube, dont l'actionnement déclenche la mise à feu d'une amorce pyrotechnique, qui elle-même met à feu le mélange métallothermique principal.

[0038] Dans la figure 2a, la rotation du bouton 20, qui surmonte un pas de vis 21, entraîne une mise en contact d'une pointe de contact 23 avec une pile-bouton 22, après perforation d'un coussinet isolant 24, de sorte qu'un courant électrique correspondant traverse une portion de fil résistif 26 noyée dans une tête d'allumage pyrotechnique 27. La portion de paroi 25 du tube 2 peut constituer une partie du circuit électrique.

[0039] Dans la figure 2b, la rotation du bouton 20 produit une friction d'une pointe de friction 28 avec une composition pyrotechnique sensible 29, dont l'inflammation entraîne celle du mélange métallothermique.

[0040] Dans la figure 2c, une traction sur le bouton entraîne, via un fil 30, une friction entre une perle de friction 31 et une composition sensible 29 disposée sur le passage de la perle de friction et l'inflammation de cette composition 29, ce qui entraîne la mise à feu d'une amorce pyrotechnique 32 et l'allumage du mélange réactionnel principal. Pour des raisons d'étanchéité de l'élément chauffant, la composition 29 et l'amorce 32 peuvent être séparées par une cloison.

[0041] L'élément chauffant selon l'invention peut trouver divers modes d'application dont on citera ci-dessous quelques exemples à titre non-limitatif.
  1. 1) l'élément chauffant peut être utilisé tel quel, c'est à dire sans être spécifiquement adapté à un récipient particulier. Le consommateur peut alors le mettre dans n'importe quel récipient de type bouteille, gourde, thermos ou casserole. A condition bien entendu que le tube chauffant soit totalement ou presque totalement immergé dans le liquide, il suffit alors d'actionner le circuit de mise à feu en y connectant brièvement une pile électrique, ou en actionnant un bouton d'actionnement tel que ceux décrits ci-dessus. Pour cette application, pour des raisons de sécurité, on préférera employer un élément muni d'un détecteur de liquide tel que décrit ci-dessus, un tel élément ne pouvant être mis à feu par erreur.
  2. 2) L'élément chauffant peut être doté d'un système de fixation qui permet de le fixer à un bouchon de récipient spécifique, contenant le circuit d'allumage électrique, y compris une pile, un détecteur de liquide et un interrupteur. Un exemple de cette application est illustré sur la figure 4, qui montre un tube chauffant à usage unique 2 se vissant sous le bouchon 40 d'un récipient. La vis 43 constitue un des contacts du circuit électrique et l'enveloppe extérieure du tube constitue l'autre contact électrique avec les connecteurs 42 du circuit électronique d'allumage (non montré). Les électrodes 41 du détecteur de liquide sont cette fois solidaires du bouchon 40. Elles sont prévues pour plonger dans un liquide contenu dans le récipient, si le niveau de ce liquide arrive en haut du tube 2. Le bouchon contient également la pile électrique fournissant le courant de mise à feu (non montrée). L'amorce pyrotechnique 9 est reliée à la vis 43 et au tube 2 via les conducteurs 44 et le tampon de paille de fer 10. Toutes les parties du dispositif solidaire du bouchon sont donc réutilisables avec le récipient correspondant. Seul le tube chauffant lui-même contenant la charge de thermite et l'amorce pyrotechnique 9 est à usage unique.
  3. 3) L'élément chauffant est construit de façon à faire partie intégrante d'un emballage à usage unique, boite de conserve, bouteille ou cannette. Selon une variante, la pile est incorporée à un allumeur électrique qui est mis en contact avec le récipient, l'allumeur avec la pile étant réutilisable de nombreuses fois.
    D'autres variantes de dispositifs de mise à feu, similaires à celles illustrées dans les figures 2b, 2c sont appropriées pour être utilisées dans ce mode d'application: l'élément chauffant étant solidaire du récipient, il peut être facilement agencé de façon à toujours être plongé dans le liquide de la bouteille ou canette pleine, de sorte que la mise à feu du dispositif s'effectue toujours sans risque.
  4. 4) La figure 5 montre un élément chauffant destiné à chauffer et à maintenir à la température souhaitée des volumes de liquides plus importants, typiquement de quelques litres. La partie inférieure de ce dispositif est similaire à l'élément chauffant illustré par la figure 1. Au-dessus de cette partie inférieure, cette version de l'élément chauffant comporte plusieurs charges métallothermiques 5a pouvant être mises à feu de façon indépendante au moyen d'amorces d'allumage 9a. Ces dernières sont connectées à un circuit électronique 8, lequel déclenche les charges, dans l'ordre indiqué par la flèche à gauche de la figure 5, en fonction des données d'un capteur 15 mesurant la température du liquide à chauffer. Les amorces d'allumage 9 et 9a sont soudées sur un circuit imprimé 7. L'énergie est fournie par la pile 17.


[0042] Le tube est rempli d'une succession de couches 5a de mélange métallothermique au niveau de chaque amorce et de couches séparatrices isolantes 16 constituées d'une poudre amorphe. Les petites charges 5a n'ont ni besoin d'être fractionnées, ni besoin de disposer de part et d'autre d'un matériau thermoconducteur tel que de la paille métallique. La première charge inférieure 5 peut être beaucoup plus puissante, dans le but d'obtenir une importante élévation initiale de la température, laquelle sera ensuite maintenue avec les petites charges secondaires 5a.

[0043] La température à atteindre ou à maintenir peut être déterminée à la fabrication du tube ou programmée par la suite (microcontrôleur). Il est également possible de programmer des cycles de chauffage. On obtient ainsi des éléments chauffants pouvant chauffer un liquide à une température prédéfinie, puis maintenir une température constante.

[0044] Selon une variante de construction, la partie située au-dessus du trait tireté sur la figure 5, comportant les capteurs et l'électronique, peut être conçue pour être indépendante du tube, reliée à ce dernier au moyen d'une connectique, et ainsi être réutilisable.

[0045] Une autre application de ce dispositif est la production de vapeur, par exemple pour des stérilisateurs médicaux "de campagne". L'eau chauffée et portée à ébullition par la partie principale inférieure de l'élément chauffant, est maintenue à haute température par les petites charges commandées par un thermostat.


Revendications

1. Elément chauffant (1) à usage unique comprenant une enveloppe étanche, une charge (5) métallothermique contenue dans ladite enveloppe et un dispositif de mise à feu, caractérisé en ce que l'enveloppe est un tube métallique (2) et en ce que l'agencement intérieur de la dite enveloppe et/ou la composition de la dite charge sont choisis de façon à ralentir la réaction métallothermique, de telle sorte que l'intégrité de la dite enveloppe est préservée si l'élément chauffant est mis à feu au sein d'un liquide.
 
2. Elément chauffant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube (2) contient à au moins l'une de ses extrémités un volume (4, 10) d'un matériau thermoconducteur perméable à l'air.
 
3. Elément chauffant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'espace intérieur dudit tube est segmenté par des cloisons perforées (6).
 
4. Elément selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la charge (5) comprend un oxyde métallique en proportions supérieures à la proportion stoechiométrique de la réaction métallothermique.
 
5. Elément chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la charge (5) comprend un composant de remplissage inerte.
 
6. Elément chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mise à feu comprend un circuit d'allumage électrique (8, 12, 14) comprenant un conducteur résistif (26), capable d'allumer une amorce pyrotechnique (9, 27).
 
7. Elément chauffant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit d'allumage comprend un détecteur (13) de liquide et qu'il est agencé de façon à ne permettre le passage de courant dans ledit conducteur résistif que lorsque le détecteur détecte la présence de liquide.
 
8. Elément chauffant selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit détecteur (13) de liquide est un capteur de conductivité électrique.
 
9. Elément chauffant selon l'une des revendications 6-8, caractérisé en ce qu'il contient une pluralité de charges métallothermiques (5, 5a) et d'amorces pyrotechniques (9, 9a) associées aux dites charges, séparées par des cloisons isolantes (16).
 
10. Elément chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments constitutifs (8, 9, 9a, 12, 13, 14, 26, 27) du dispositif de mise à feu sont implantés sur un circuit imprimé.
 
11. Elément chauffant selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le dispositif de mise à feu est un dispositif à friction (28, 29, 31, 32).
 
12. Elément chauffant selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de mise à feu est un dispositif à percussion.
 
13. Récipient incorporant un élément chauffant selon l'une quelconque des revendications précédentes.
 




Dessins
















Rapport de recherche