Brevet FR2122618A1 — publié le 19720901

La présente invention est relative à un appareil de chauffage muni d'un corps de chauffe électrique comportant au moins un fil chauffant électrique du type co-axial, aménagé Près de la surface de contact thermique de ce corps, et pres-5 sé, au moyen dfun procédé de roulage à compression, dans une ou plusieurs rainures attendant de façon continue dans la nuit 1ère Dans l'appareil de chauffage du type sus-mention-né, il est d'usage de recouvrir le fil enroulé dans la rainu-15 re circonférentielle d'une couche appliquée galvaniquement ou par injection au pistolet de métal, qui, après, est soumise à un traitement superficiel de finition. Il Importe, qu'après la le procédé de roulage de compression,^matière du fil remplisse les rainures de façon que, pour ainsi dire, une surface lisse soit obtenue dans laquelle les rainures ne sont plus visibles* yne telle surface, il est vrai, peut très bien etre couverte de la couche à appliquer, mais pour des raisons mentionnées cl-dessous elle ne supporte pas très bien le travail de finition comme par exemple la remise au tour avec un outil approprié* D'une part cela résulte du fait qufil est difficile de contrôler les tolérances en dimension de la rainure et du fil dès lors que le fil remplit complètement cet-i te rainure* D'autre part il apparaît, pendant l'application subséquente d'une couche de finition, que ce fil pressé dans 30 une rainure tend à quitter la rainure à cause de la grande 72 03025 2 2122618 chaleur*ppliquée et des différences en coefficient de la dilatation* Ce phénomène est déjà embarrassant quand des couches sont déposées galvaniquement ; il devient cependant très gênant, pendant Inapplication par injection au pistolet d'une couche de 5 plasma de matière qui est soumise à des températures très élevées* Or, quand un tel fil roulé dans une rainure est expulsé de la rainure avec son méplat, tourné vers l'extérieur, le revetement montre à cet endroit une dislocation* Le travail de finition de cette couche souvent dure, constitue une complication qui 10 augmente considérablement les frais du travail de finition et ■eme peut témdoasuger le fil lui-meae, vu les minces couches matière. Tous ces Inconvénients peuvent etre éliminés Par une construction selon 1?invention qui a pour caractériels tique que les rainures présentent une section transversale Qui sfélargit et s*étend vers le fond, tandis que chaque fil est aplati, à cause du procédé de roulage de compression, tel qu'il se produit sur toute sa longueur pour que la plus grande dimension du fil aplati s'étende parallèlement à la surfa-20 ce de contact thermique, et qu'il reste un espace de la moitié de fil qui est tournée vers le fond de la rainure* L'élargissement de la section de la rainure comme employé dans la présente invention qui s5étend jusqu'au fond, en combinaison avec ^aplatissement, essentiellement 25 °val, du fil chauffant, fournit un espace délimité d'une part Par les parois du fond et des flancs de la rainure, et d'autre Part par la moitié du fil chauffant tournée vers le fondl Cet espace sert non seulement à rendre possible la dilatation thermique du fil chauffant, mais aussi comme barrière contre la 72 03025 5 2122618 chaleur.- La conséquence du premier effet est que, quand le corps est couvert d'une mince couche métallique après le roulage de compression des fils, ces fils sont maintenus efficacement à leur place aux températures élevées utilisées pendant l'ap-5 Plication de cette couche. Le deuxième effet est basé sur la propriété isolatrice thermique de l'air enfermé dans lfespace concerné et a pour conséquence qu'une grande partie de la chaleur engendrée dans le fil.chauffant se propage ?ur la distance la plus courte vers la surface thermique, tandis qu.'une faible 10 partie de cette chaleur est dissipée dans une direction opposée Ou latérale à l'égard de la direction principale du courant thermique* Dans les constructions connues la moitié Inférieure du fil est serrée complètement entre le fond et les flancs de la rainure, de sorte que, de cette façon, une grande quantité 15 de chaleur peut se dissiper. L?effet favorable suivant l'invention concernant une propagation de chaleur qui s'effectue pratiquement en sens unique, peut encore etre renforcé, suivant une autre Particularité de l'invention, qui a pour caractéristique que 20 l'espace autour de la moitié de fil tournée vers le fond de la rainure est rempli d'une matière thermiquement isolante (par exemple de la morganite). Bien qu.'il suffise déjà de donner une position oblique à seulement une des parois pour obtenir une gran- 25 de amélioration, on construit, suivant une forme de réalisation de l'invention, la section transversale de la rainure en forme de queue d'aronde. Dans ce cas le fond de la rainure est de préférence plan ou a une courbure qui est de sens contraire à celle de la moitié de fil adjacente* 72 03025 4 2122618 Pour introduire un fil dans la rainure on fait de préférence usage d'un procédé qui a pour caractéristique que l'on forme dans le corps de chauffe une rainure ayant une section transversale qui s'élargit et s'étend vers le fond, dans laquelle on introduit un fil chauffant par roulage de compression en permettant une déformation transversale du fil, mais tout en maintenant un espace libre autour de la moitié de fil qui est tournée vers le fond de la rainure. Comme matière isolante dans cet espace on Peut se servir d'une matière en amiante en forme de cordon, mise sur le marché sous la marque de fabrique "Fiberfrax". D'autres détails et particularités de l'invention ressortlront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non-limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : Les figure 1 et 2 illustrent un procédé connu pour rouler sous compression vin fil chauffant du type coaxial dans une surface d'un corps de chauffe ; Les figures 3, 4 et 5 représentent une première forme de réalisation suivant l'invention pour appliquer un fil chauffant dans un corps de chauffe j Les figures 6 et 7 représentent une seconde forme de réalisation suivant l'invention dans laquelle une matière isolante est employée dans la rainure ; La figure 8 illustre une forme de réalisation ®ulvant l'invention, dans laquelle le fond de la rainure en Queue d'aronde est bombé ; La figure 9 représente une variante, dans laquelle un fil de Kanthal est employé comme fil chauffant; La figure 10 illustre un agencement convenant 72 03025 5 2122618 pour l'ajustage contrôlé de la distance du fil chauffant par rapport à l'objet à chauffer j et La figure 11 représente un dispositif de craque lage au cylindre permettant à la couche arrière protectricede 5 la bande auto-adhésive de se détacher de la couche adhésive propre» Suivant une méthode connue (voir figure 1 et 2) un fil chauffant 3 du type co-axlal est posé sur une surface cylindrique 2 munie d'une rainure en forme de spirale 10 continue et aplatée par 1*opération d'un rouleau 4. Il prend la forme indiquée par le repère 5. Le fil comporte une gaine métallique 6 en cuivre, un noyau 7 et une masse 8 Isolante en oxyde d'aluminium fritté. Pour des raisons galvaniques il est désirable de choisir la forme et la dimension de la rai-15 nUre 1 en fonction du fil 3 pour que le fil roulé dans la rainure dépasse quelque peu la surface 2. Quand la surface après une opération appropriée, est revetdLe d'une couche métallique 9 appliquée par projection au pistolet, la présence des fils fera qu?il apparaîtra à la surface un certain nombre de 20 proéminences 10 et 11. En conséquence cette couche 9 n'est Pas lisse et doit être meulée. Après polissage de cette couche, l'épaisseur de la couche à l'endroit des proéminences est extrêmement mince. Il apparaît que pendant le traitement thermique le fil 3 se laisse expulser de la rainure très faci-25 lement. Suivant l'invention le fil reste bien à sa Place quand on enferme le fil chauffant dans une rainure 12 Qui s'élargit vers le fond et dont la section transversale est en queue d'aronde (figure 3). Le support 13 peut être cons- ^ruit comme une plaque dans laquelle se trouvent diverses rai 72 03025 6 2122618 nures 12 parallèles les unes aux autres. Il peut aussi etre construit comme un cylindre, dans la surface externe duquel 8e trouve une rainure 12 en forme de spirale continue. Le fil 14 a une section transversale dont la largeur est plus grande 5 que la largeur la plus petite de la rainure. Il ne dépasse donc pas la rainure. Ce support 13 est couvert d'une couche métallique 15, appliquée d'une manière conventionelle. La section transversale, plus ou moins ovale, du fil peut etre obtenue en déposant dans la rainure 10 17 un fil 16 ayant une section ronde et en le déformant ensuite à l?aide d'un outil 18 représenté en lignes pointilléesj le fil prend alors la forme indiquée par 19 (figure 4). Il va de dé ^ soi que le dégré de^ formation ne peut etre que très restreint, de sorte que la section en queue d'aronde n'est remplie que 15 Partiellement et qu.'il reste un espace 32 (figures 3 à 5) qui offre une compensation à la dilatation thermique et joue le role partiel de barrière contre la chaleur. De préférence on fait usage d'un procédé dans lequel on donne déjà, hors de la rainure, une forme aplatie 20 à un fil rond (figure 5). L'épaisseur la plus petite du fil aplati 20 est un peu plus petite que la largeur de la rainure 21. Donc le fil se laisse poser facilement dans la rainure. Par coopération avec un organe-rouleau 22 qui est mobile selon la flèche 23, ce fil 20 est déformé de nouveau et prend 25 la forme indiquée par 24. En cas de besoin on peut déposer dans la rainure 25 un ruban 26 en matière thermiquement isolante, par exemple en fibre d'amiante, avant l'introduction du fil 27 (figure 6). Après déformation de ce fil 27, cette matière rem 72 03025 7 2122618 plira l'espace 32 et prendra la forme indiquée par 28. Alors le fil 29 est thermiquement isolé du support 30, sur une grande Partie de la circonférence, sauf du coté repéré par 31, le Coté émetteur thermique du support 30. L'introduction d'un ruban 26 offre en outre l'avantage que le fil 2J se laisse déformer plus efficacement. Bien que de cette manière le fil 29. soit maintenu déjà efficacement à sa place dans la rainure, il est avantageux de donner au coté émetteur thermique 31 du fil . un profil creux (figure 7) à l'aide d'un rouleau en forme de tonneau 33, dont l'axe de révolution peut se déplacer parallèlement à lui-même dans une direction selon la flèche 35. Grâce à ceci , la surface 38 prend la conformation indiquée par 36 et 37* Ensuite On enlève de la surface 38 une couche ayant une épaisseur de a. Cela fournit une nouvelle surface lisse 39 dont la partie du fil 29 tournée vers l'extérieur fait partie sur toute la largeur de la rainure. Après, cette surface est encore recouverte d'une couche b mince et résistante à l'usure, dont la face 40 forme la surface de contact thermique. Outre que plan, le fond-de la rainure 12, 17 ou -25 peut aussi être cintré, par exemple comme illustré à la figure 8, avoir une courbure qui est de sens contraire à celle de la moitié adjacente du fil aplati 19* de sorte qu'un Plus grand espace libre 32 et donc une meilleure isolation thermique est obtenue. Une plaque ou un four de chauffe ayant des fils chauffant qui sont logés en rainures constuits suivant l'invention, se prête particulièrement à toutes sortes d'opérations thermiques comme la cuisine à 1?électricité, le calan- 72 03025 s 2122618 drage et le laminage au cylindre de diverses sortes de matières, Par exemple papier, fibre et matière plastique. L'invention trouve une application spéciale dans le chauffage au cylindre dit "crack-back" ou cylindre de craquelage. Dans ce cas une bande auto-adhésive avec une largeur de 60 cm par exemple doit être privée de sa couche-arrière protectrice ("back"). Des efforts pour oter cette cou- che-arrière par la voie chimique ou mécanique, n'ont pas eu beaucoup de succès jusqu'ici. Dans le dernier cas on tire perpendiculairement la couche-arrière protectricede la bande, mais cela exige des forces assez grandes. On a pu constater qu?un procédé satisfaisant Peut être obtenu en guidant la bande avec sa couche-arrière en contact avec la surface de contact thermique 4o (voir figu- re 7) de façon que sur l'appareil de chauffage, la direction longitudinale de la bande fasse un angle de 45° avec les fils Chauffants 29 dans l5appareil. Quand ces fils sont logés dans les rainures en forme de spirale avec un pas de 7 cm par exemple dans l'appareil de chauffage, la couche-arrière, après que la température a été augmentée jusqu'à plus de 1000°C, peut être tirée en diagonale de la couche adhésive, cette couche se détachant suivant des lignes diagonales. Bien que du fil-nickel-me chrdsoit satisfaisant jusqu'à 1000°C comme fil chauffant pour beaucoup d'applications en combinaison avec un ruban isolant thermique, comme la morganite (oxyde d'aluminium extrudé), on a également besoin d'un fil chauffant spécial, pour 1'application spéciale sus-dite où il faut augmenter la température jusqu'à 1700°C. Pour cela du fil en kanthal est approprié parce qu'il garde, à cette température très élevée, un diamètre cons- 72 03025 9 2122618 tant et donc une résistance constante. Cette matière a notamment une telle composition métallurgique qu5elle forme pendant le chauffage une peau superficielle de sorte qu'elle sHsole de l'air et donc ne s*oxyde pas et ainsi ni ne se pulvérise, 5 ni ne s'effrite. Pour l'isolation électrique nécessaire de ce fil nu, il faut injecter au pistolet un plasma 41 en oxyde d'aluminium (voir figure 9) dans la rainure 25 du support 30. Après, On pose dans l'espace 32 le ruban 28 et ensuite on place prudemment le fragile fil en kanthal nu dans la rainure 25. Comme la face 43 du fil, qui se trouve sur la surface de contact thermique, n'est pas isolée électriquesient, on y applique une couche de boran 44 qui est isolante au point de vue thermique. Pour des températures un peu moins élevées, Par exemple jusqufà 1200*C, on peut remplacer le fil de kan-15 tal comme fil chauffant par un cable co-axial à déposer dans la rainure, dont la couche Isolante en magnésium assure l'i-solation électrique, mais qui est diathermane au point de vue thermique, de sorte que l'on ne peut éviter le ruban, par exemple en morganlte, pour l'isolation thermique du cable du coté 20 du fond de la rainure. Une propriété particulière du fil en kanthal 42 est que celui-ci se conforme solidement au ruban 28, et qu'ensuite ce ruban 28 s'adapte à son tour au fond 45 de la rainure, de sorte qu'il se forme une solide liaison entre l'organe 25 Scandeseent (le fil 42 lui-même) et le fond 45 de la rainure Par l'intermédiaire du ruban 28. Presque la même chose s'effectue dans le cable co-axial, où une liaison frittée se forme entre la couche en magnésium, le ruban et le fond de la rainure. 72 03025 10 2122618 En se référant aux figures 10 et 11 un agencement pratique à appliquer dan» un procédé pour l'enlèvement de la couche-arrière protectrice d'une bande auto-adhésive, Va être décrit. Afin que ce procédé puisse réussir, il est nécessaire que le papier de la couche-arrière protectrice ne roussisse, ni ne brûle. Il doit, exclusivement par la chaleur de radiation, s'échauffer tellement qu'il se détache de la couche adhésive. Il faut donc aménager les fils chauffants à une telle profondeur sous la surface de contact thermique que néanmoins la température engendrée permette au papier de la cou-Che-arrière protectrice de se détacher de la bande par la chaleur de radiation, tout en tenant compte de l'épaisseur qui disparaît pendant le travail de finition par polissage, et de l'épaisseur de la couche de finition à apporter au corps de Chauffe. Ces épaisseurs, en moins et en plus, sont constantes dans des circonstances données, de sorte que l?ajustage de la distance correcte pour le chauffage de radiation à appliquer, est tout à fait défini par la distance, suivant laquelle le Coté émetteur thermique du fil chauffant doit être situé sous la surface du corps de chauffe qui fonctionne comme face de référence• Four l'ajustage précis, comme visé ici, de la distance en question, on peut utiliser l'agencement de la figure 7* Pour plus de clarté, cependant, une partie de ce Procédé a été représentée à une plus grande échelle. Un fil co-axial 29 est apporté dans la rainure 17 de la surface 38 du support 30, après que l'espace 32 ait été d'abord rempli Partiellement d'un matériau 28, thermiquement isolant. Après que le fil 29 ait été enfoncé quelque peu dans la rainure par roulage, opération pour laquelle on peut utiliser le rouleau 72 03025 ii 2122618 cylindrique 18 de la figure 1, on prend alors un deuxième rouleau 33, en forme de tonneau, qui tourne autour de l'axe 34, à l'aide duquel on presse le coté émetteur thermique progressivement Profondément dans la rainure 17. Quelques phases de ce procédé 5 sont illustrées l'une à coté de l'autre à la figure 7. Pendant le roulage de compression avec le rouleau en forme de tonneau, les bords aigus 36 et 37 des flancs de la rainure sont également déformés, notamment courbés vers l'intérieur; ces bords courbés 46 et 47 contribuent aussi à une liaison à serrage du 10 fil 29 dans la rainure 17. A la figure 11 on a schématiquement représenté un dispositif de craquelage au cylindre. On y voit de gauche à droite une bobine de réserve 52 tournant autour d'un axe 51 et comportant le stock d'une bande auto-adhésive 53. Cette 15 bande est guidée par un rouleau de tension 54 vers un appareil de chauffage 55 et est, pour plus de clarté, interrompue à Cet endroit. Le corps de chauffe comporte un plan courbe 56, dans lequel une grande quantité de rainures en queue d'aronde 57 est constituée sous un angle de 45° à l'égard de la direc-20 tion de mouvement de la bande 53. Par suite de la grande chaleur des fils chauffant 58 on force le papier de la couche-arrière à se détacher de la bande. Ce papier montre , après le passage °ontinu à travers l'appareil de chauffage 55, une configuration de lignes craquelées sous un angle de 45° qui sont repré-25 Sentées dans la figure par des lignes pointillées. Cette configuration peut être plus ou moins fine, suivant la vitesse de la bande. La bande passe ensuite sur un rouleau de tension 60 et quitte l'appareil en passant entre des rouleaux d'entrai- "ement 61 et 62. / 2 03025 12 2122618 REVENDICATIONS 1°) Appareil de chauffage muni d'un corps de chauffe électrique comportant au moins un fil chauffant électrique du type co-axial, aménagé près de la surface de 5 oontact thermique de ce corps, et pressé, au moyen d'un procédé de roulage à compression, dans une ou plusieurs rainures s'étendant de façon continue dans la matière du corps de chauffe, après quoi les rainures comportant les fils chauffants sont recouvertes par une mince couche métallique qui constitue la 10 surface de contact thermique et qui est apportée séparément Par voie de vaporisation, contraction ou d'une manière quel-Conque, caractérisé en ce que les rainures (12, 17, 2l, 25) présentent une section transversale qui s'élargit et s'étend vers le fond (45), tandis que chaque fil (16) à cause 15 du procédé de roulage à compression, est aplati de façon telle , sur toute sa longueur pour que la plus grande dimension du fil aplati (14, 19, 24, 29) s'étende parallèlement à la surface de contact thermique, et qu'il reste un espace autour de la moitié de fil qui est tournée vers le fond de la rainure» 20 2°) Appareil de chauffage selon la revendi cation 1, caractérisé en ce que l'espace (32) autour de la moitié de fil tournée vers le fond (45) de la rainure par est rempli d'une matière (28) thermiquement Isolante,/exemple de la morganite» cation 2, dans laquelle comme fil chauffant un fil de kanthal est utilisé, caractéri s é en ce que l'intérieur de la rainure (25) est recouvert d'un revêtement isolant, (4l par exem- 25 3 ) Appareil de chauffage selon la revendi- 72 03025 15 2122618 en oxyde d'aluminium, et que le coté émetteur thermique (45) du fil lui-même est couvert d'une couche (44) en matière qui est isolante au point de vue électrique, mais diathermane au Point de vue thermique. 5 4°) Appareil de chauffage selon une des reven dications précédentes, caractérisé en ce que la section transversale de la rainure a une forme en queue d'aronde. 5*) Appareil de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fond (45) de la 10 rainure est de préférence plan ou a une courbure qui est en sens inverse de celle de la moitié de fil (19) adjacente. 6°) Procédé djassemblage d'un fil chauffant dans une rainure superficielle d'un corps, de chauffe, tel qu'une plaque ou un lamineur, selon une des revendications précédentes, 15 caractérisé en ce que l'on forme dans le corps de chauffe (30) une rainure (12, 17, 21, 25) ayant une section transversale qui s'élargit et sv'étend vers le fond (45) de la rainure, dans laquelle on apporte un fil chauffant (16, 20, 27) par roulage à compression en permettant une déformation 20 transversale du fil, mais tout en maintenant un espace libre (32) autour de la moitié de fil (14, 19, 24, 29, 42) qui est tournée vers le fond (45) de la rainure. 70) Procédé selon la revendication 6, c a ractériséence qu'avant de mettre le fil chauffant 25 72 03025 2122618 de fil (29, 42) tournée vers le fond (45) de la rainure. 8°) Procédé selon la revendication 7, dans lequel un fil de kanthal est utilisé comme fil chauffant, caractérisé en ce qu'avant le dépôt du ruban (26) 5 en matière thermiquement isolante dans la rainure (25), les parois internes de la rainure sont revêtues d'un revêtement isolant (4l), par exemple en oxyde d'aluminium, et qu'après le roulage de compression du fil de kanthal (42), son coté ^metteur thermique (43) est couvert d'une couche (44) en ma-tière qui est Isolante au point de vue électrique, mais dia- thermane au point de vue thermique. 9*) Procédé selon une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'après le roulage de compression du fil chauffant (29) dans la rainure (17) s?élargis-15 sant vers le fond (45), les bords latéraux et parallèles de la rainure situés au passage le plus étroit de la rainure, sont adoucis par une opération de roulage séparée. 10°) Procédé pour enlever la couche-arrière à une bande auto-adhésive en utilisant l'appareil de chauffe 20 selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on conduit la bande (55) de façon telle vers l'appareil de chauffe (55) que les rainures (57) de celui-ci font un angle de 45* par rapport à la direction longitudinale de la bande, ©n augmentant la température de façon telle, dans les fils chauf- 25 fants (58), qu'on force la couche-arrière protectrice à se détacher de la couche adhésive de la bande. 11*) Procédé selon la revendication 10, c a ractériséence que pour le transfert de chaleur de radiation à la couche—arrière protectrice de la bande, (55) 50 la distance suivant laquelle le fil chauffant (29, 58) doit 72 03025 15 2122618 s'enfoncer dans la surface du corps de chauffe (30, 55) est ajustée, après le roulage de compression des fils (29, 58) dans les rainures (17* 57), en poussant le fil (29, 58) légèrement Plus loin dans la rainure (17, 57) à l'aide d'un deuxième rouleau 5 (53) en forme de tonneau.