Brevet FR2275957A1 — publié le 19760116

La présente invention porte sur un appareil à chauffage électrique comportant un réservoir à paroi mince et un dispositif de chauffage remplaçable à élément tubulaire et sur un procédé de fabrication de ce dispositif de chauffage. Dans la catégorie des appareils du type en question rentrent par exemple des appareils ménagers tels que chauffe-eau, machines à laver, lave-vaisselle et friteuses ainsi que des appareils de chauffage d'eau ou d'autres liquides tels qu'huile utilisés dans l'industrie et l'h8tellerie. Ces appareils comportent un réservoir en général à paroi mince contenant le liquide et un dispositif de chauffage à élément tubulaire placé dans ce réservoir, ctest-à-dire baignant dans le liquide. Or, ces appareils posent une série de problèmes non encore résolus ou incom- piètrement résolus.Le dispositif de chauffage se recouvre à la longue d'un dépôt, par exemple de calcaire, qui entrave l'emis- sion de chaleur, ce qui peut entraîner une surchauffe de ltélé- ment chauffant et son claquage Le dispositif de chauffage peut fonctionner partiellement ou complètement à sec, ctest-à-dire qu'il ne baigne plues dans le liquide, ce qui entraine également sa surchauffe.Cela peut être dû par exemple à la formation de mousse dans le cas des machines à laver, au recouvrement du jet de liquide par une pièce de vaisselle dans le cas des lavevaisselle, à l'effet de vaporisation pelliculaire dans le cas des chauffe-eau. Sn cas de claquage de l'élément chauffant vers l'extérieur, c'est-à-dire avec formation d'un arc entre la spirale chauffante et le enveloppe, cette dernière s'ouvre. L'appareil peut se mettre sous tension par l'eau qui y pénètre, ce qui peut entrainer des accidents. les problèmes indiqués peuvent certes être en partie résolus par des mesures de sécurité cod- teuses, mais on ne peut pas les maîtriser totalement.Le dispositif de chauffage situé dans le réservoir prend en outre de la place, Un autre problème est la possibilité de remplacement du dispositif de chauffage et sa traversée étanche de la paroi du réservoir. L'invention a, dès lors, pour but de permettre de réaliser un appareil à chauffage électrique du type en question de façon telle que le dispositif de chauffage à éliment tubulaire puisse être placé sur la paroi extérieure du réservoir. Cette disposition a jusqu'ici échoué devant différentes difficultés. On pourrait théoriquement songer à souder l'élément chauffant sur la paroi extérieure du réservoir, mais, outre que ce soudage serait relativement cher, on ne pourrait pas remplacer le dispositif de chauffage, c'est-à-dire que s'il claquait, tout l'appareil deviendrait inutilisable. En outre, avec ce système, le réservoir ne pourrait plus être en t81e mince et l'appareil serait beaucoup plus chers Mais avec un réservoir à paroi mince, le gradient thermique entre l'élément chauffant et la paroi du réservoir est si fort que celle-ci se déformerait ou se déjetterait, de sorte quton ne pourrait utiliser que des éléments chauffants à faible charge superficielle.Pour chauffer dans le réservoir un volume déterminé de liquide, il faudrait donc utiliser des dispositifs de chauffage de grandes dimensions et de nouveau coûteux. En outre, beaucoup d'appareils ont un réservoir en acier inoxydable, et il est impossible dty souder un élément chauffant. La présente invention permet de réaliser un chauffage extérieur simple et approprié pour un réservoir à paroi mince grâce au fait que le dispositif de chauffage à élément tubulaire est fixé sur une plaque de transmission de chaleur de façon qu' on ait une bonne conduction de la chaleur, que cette plaque de transmission de chaleur est placée sur la paroi extérieure du réservoir et qu'il est prévu des moyens d'application de cette plaque contre cette paroi. Les moyens d'application de la plaque de transmission de chaleur sont, de préférence, des bandes de serrage. La plaque de transmission de chaleur doit être en un matériau bon conducteur de la chaleur0 L'aluminium s'est révélé bon pour cela. De même, l'enveloppe de l'élément chauffant doit être en matériau assurant une bonne transmission de chaleur à la plaque. Cetteelveloppe n'étant pas exposée à des liquides corrosifs, il est inutile qu'elle soit par exemple en acier inoxydable au chrome-nickelO Les enveloppes en aluminium se sont révélées bonnes.On sait cependant qu'il est impossible de souder un élément chauffant à enveloppe en aluminium sur une plaque de transmission de chaleur également en aluminium, aussi, selon la présente invention, choisit-on une forme de réalisation nouvelle caractérisée en ce qu'entre l'élément chauffant et la plaque de transmission de chaleur sont placées des spirales en fil métallique ancrées dans ltenveloppe de cet élément chauffant et dans cette plaque par compression de cet élément avec cette plaque dans une matrice. Un ou plusieurs fils métalliques peuvent être placés à l'intérieur de la spirale en fil métallique. Selon une autre forme de réalisation préférée de l'objet de l'invention, l'enveloppe de l'élément chauffant a une section approximativement triangulaire résultant de la compression sur la plaque de transmission de chaleur d'un élément chauffant de section circulaire ou ovale contenant une matière isolante peu comprimée qui est alors comprimée. Pour fabriquer un dispositif de chauffage électrique à élément tubulaire conforme à l'invention, on procède de préférence de la manière suivante. On presse sur une plaque de transmis- sion de chaleur un élément chauffant tubulaire constitué d'un tube enveloppe rempli d'une matière isolante peu ou pas comprimée et d'au moins une résistance en hélice, ou spirale chauffante noyée dans cette matière isolante, un élément ancrable en matière plus dure que celle du tube enveloppe et de la plaque de transmission de chaleur étant intercalé entre eux. I1 se produit alors un changement de forme de la section de l'élément chauffant donnant une grande surface d'appui de cet élément sur la plaque et produisant une compression optimale de la matière isolante. La pénétration de l'élément intercalaire dans la plaque et dans le tube enveloppe et un certain écoulement de ceux-ei autour de lui fournissent une liaison solide entre l'élément chauffant et la plaque. L'objet de l'invention est expliqué plus en détail ciaprès en se référant aux 'dessins annexés, dont Fig.1 est une vue de dessus partielle d'un appareil à chauffage électrique conforme à l'invention; Fig.2 est une coupe de la réalisation représentée sur la fît.1; Fig.3 est une coupe à plus grande échelle suivant la ligne 111-111 de la fig.1; Bit.4 est une coupe à plus grande échelle suivant la ligne IV-IV de la fig.1; et Piges est un agrandissement du détail V de la fig.3. Sur un réservoir à paroi mince 1, par exemple en acier au chrome-nickel, sont fixées à un certain intervalle des cornières 2. Ces cornières 2 comportent, comme le montre la fig.4, des trous 3 dans lesquels sont passés des boulons 40 À ces boulons 4 sont fixées des bandes de serrage 5 qui peuvent être tendues au moyen d'écrous 6. Un élément chauffant tubulaire 7 est fixé sur une plaque 8 de façon à réaliser une bonne conduction de la chaleur. Cette plaque de transmission de chaleur 8 comporte des fentes 9, perpendiculaires à l'élément chauffant 7, grâce auxquelles elle est parfaitement appliquée sur la paroi 1 du réservoir par les bandes de serrage 5 appliquées sur elle0 L'enveloppe de l'élément chauffant 7 et la plaque 8 sont en aluminium ou en cuivre afin que la transmission de chaleur de l'élément chauffant à la plaque et de celle-ci à la paroi du réservoir soit la meilleure possible. Ltassemblage des pièces en aluminium étant difficile, on procède de la manière suivante. On place sur la plaque de transmission de chaleur un élément chauffant électrique tubulaire de section circulaire ou ovale comportant une spirale chauffante il noyée dans une matière isolante 10 en intercalant entre eux deux spirales en fil métallique 12. Ces spirales 12 doivent être en matière plus dure que celle de l'enveloppe de l'élément chauffant et de la plaque de transmission de chaleur. Il ntest pas nécessaire que la matière isolante 10, par exemple magnésie, de l'élément chauffant soit comprimée, ou bien il suffit qu'elle le soit légèrement. Ensuite, dans une matrice appropriée, on presse l'élément chauffant sur la plaque, et chaque spirale 12 s'enfonce en partie dans l'enve- loppe de l'élément chauffant et en partie dans la plaque 8 comme le montre schématiquement la fig.5.Les matériaux des deux pièces à assembler s'ancrent alors de façon inattendue derrière les spires de la spirale chauffante à condition que la spirale ait un pas adapté aux duretés des matériaux. La spirale 12 ne s'aplatit pas, comme on sty attendrait, entre l'enveloppe de l'élément chauffant et la plaque 8, mais les spires commencent par pénétrer droit dans le matériau et, quand la pression augmente, forment un canal oblique, ce qui produit l'effet d'ancrage indiqué. En même temps, le tube enveloppe de l'élément chauffant prend une section triangulaire tandis que la matière isolante 10 est comprimée. L'enveloppe de l'élément chauffant s'appuyant ainsi sur la plaque 8 sur une grande surface, on a une bonne transmission de chaleur. Il peut être utile de mettre un fil 13 à l'intérieur de la spirale 12 comme le montre la fiv,5, La spirale est alors plus facile à manier et à maintenir dans la position désirée lors de la compression. Ce fil 13 peut être droit ou bien en zigzag ou ondulé. Le zigzag peut s'étendre sur toute la largeur de la base de l'enveloppe de l'élément chauffant, auquel cas on utilise une seule spirale. Quand le tube enveloppe de l'élément chauffant et la plaque de transmission de chaleur sont tous deux en cuivre, il est préférable qu'ils soient assemblés par brasage. Quand le dispositif de chauffage à élément tubulaire doit être placé sur un réservoir cylindrique dans la direction lon gitudinale de celui-ci, c'egt-à-dire parallèlement à son axe, on peut, selon une forme de réalisation préférée, obtenir une application convenable par les bandes de ancrage en inclinant légèrement l'élément chauffant par rapport à l'axe du réservoir. Le dispositif de chauffage suit alors une hélice très allongée. Cette disposition est particulièrement avantageuse dans les cas où des réservoirs cylindriques sont logés dans des carters rectangulaires, car il y a alors dans les angles du carter un espace libre où l'on peut mettre le dispositif de chauffage. REVENDICÂTIONS 1.- appareil à chauffage électrique comportant un réservoir à paroi mince et un dispositif de chauffage remplaçable à élément tubulaire, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage est fixé sur une plaque de transmission de chaleur de façon qu'on ait une bonne conduction de la chaleur, que cette plaque de transmission de chaleur est placée sur la paroi extérieure du réservoir et qu'il est prévu des moyens d'application de cette plaque contre cette paroi. 2.- Appareil à chauffage électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'application de la plaque de transmission de chaleur sont des bande de - eerrage-. - 3.- appareil à chauffage électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube enveloppe de l'élément chauffant et la plaque de transmission de chaleur sont en cuivre et sont assemblés par brasage. 4.- appareil à chauffage électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qutentre l'élément chauffant et la plaque de transmission de chaleur sont placées des spirales en fil métallique ancrées dans l'enveloppe de cet élément chauffant et dans cette plaque par compression de cet élément avec cette plaque dans une matrice. 5.- appareil à chauffage électrique selon la revendication 4* caractérisé en ce qu'un ou plusieurs fils métalliques sont placés à l'intérieur des spirales en fil métallique. 6.- appareil à chauffage électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enveloppe de l'élément chauffant a une section approximativement triangulaire résultant de la compression sur la plaque de transmission de chaleur d'un élément chauffant de section circulaire ou ovale contenant une matière isolante peu comprimée qui est alors comprimée. 7.- Appareil à chauffage électrique selon laune des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'à la place des spirales en fil métallique sont prévus des éléments en forme de bande, de zigzag, de méandres ou de traverses. 8.- Appareil à chauffage électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des moyens de fixation des bandes de serrage sont fixés sur la paroi du réservoir. 9.- Appareil à chauffage électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de fixation des bandes de serrage sont constitués par des cornières comportant des trous dans lesquels passent des boulons fixés à ces bandes. 10.- Appareil à chauffage électrique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la plaque de transmis sion de chaleur, ou les bandes de serrage, ou les deux, comportent des entailles permettant leur meilleur ajustement à la paroi du réservoir. 11.- appareil à chauffage électrique selon les revendica tions 1 à 10, caractérisé en ce que la plaque de transmission ds-chaleur est en bande d'aluminium. 12.- Appareil à chauffage électrique selon l'une des revendications 1 à 11, caraotérisé en ce que le réservoir est en acier inoxydable. - 1 appareil à chauffage électrique selon l'une des revendications 4 et 6, caractérisé en ce qu'une spirale en fil métallique avec ou sans fil intérieur est enroulée autour d'un élément chauffant électrique tubulaire et que cet élément chauf fant est comprimé sur la plaque de transmission de chaleur. 14.- appareil à chauffage électrique selon l'une des revendications 1 à 13, comportant un réservoir cylindrique placé dans un carter de section approximativement rectangulaire, caractérisé en ce qutau moins un élément chauffant tubulaire est placé sur la paroi du réservoir en face d'un angle du carter, légèrement incliné par rapport à l'axe du réservoir et que les moyens de serrage l'appliquent contre la paroi du réservoir. 15.- Procédé de fabrication d'un dispositif de chauffage électrique remplaçable à élément tubulaire pour un appareil à chauffage électrique conforme à l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'on presse sur une plaque de transmission de chaleur un élément chauffant tubulaire constitué d'un tube enveloppe rempli dtune matière isolante peu ou pas comprimée et d'au moins une spirale chauffante noyée dans cette matière isolante, un élément ancrable en matière plus dure que celle du tube enveloppe et de la plaque de transmission de chaleur étant intercalé entre eux, et qu'il se produit alors un changement de forme de la section de l'élément chauffant donnant une grande surface d'appui de cet élément sur la plaque et produisant une compression optimale de la matière isolante, la pénétration de l'élément intercalaire dans la plaque et dans le tube enveloppe et un certain écoulement de ceux-ci autour de lui fournissant une liaison solide entre l'élément chauffant et la plaque 16.- Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'on utilise un élément chauffant ayant, avant la compression, une section circulaire ou ovale et que, lors de la compression, cette section devient approximativement triangulaire.