Brevet FR2383574A1 — publié le 19781006

La presente- invention concerne une résistance chauffante à spirale ouverte, ainsi qu'un procédé de fabrication de cette résistance. Dans les résistances chauffantes à spirale ouverte de type classique, un fil enroulé en spirale est disposé dans une rainure en spirale creusée dans une surface résistante moulée en céramique ou en un matériau contenant des fibres de céramique et ce fil est maintenu en place au moyen d'un ciment céramique, comme dans les appareils de chauffage par rayonnement, ou encore un fil en spirale est enroulé autour de supports en mica, comme dans les grille-pain. De telles résistances chauffantes exigent beaucoup de travail de la part d'ouvriers spécialisés et le moulage de rainures en spirale dans une surface en fibres de céramique est une opération coûteuse. On a proposé divers procédés consistant en particulier à utiliser un ruban de fil métallique résistant porté par une armature à croisillons (brevets des E.U.A NO 3 345 720 et 3 346 721), à utiliser un support en fibres de céramique façonnées sous vide ("FIBERCHROME"), pour porter un fil métallique à nu en disiliciure de molybdène, disposé sous une plaque de verre, ce fil métallique étant maintenu en place par fusion de fibres frisées (brevet des E.U.A NO 3 912 905), à agrafer un fil en hélice sur un disque mince en fibres de céramique au moyen d'agrafes en épingle à cheveu (brevet des E.U.A NO 3 833 793) ou encore à souder des agrafes sur une résistance plate; ces agrafes étant enfoncées dans un élément isolant sous-jacent (brevet des E.U.A NO 3 567 906). Les résistances chauffantes connues sont conditionnées de diverses manières, en particulier sous la forme d'ensembles monobloc dans lesquels la partie supérieure du récipient joue le rôle de surface de refroidissement (brevet des E.U.A NO 3 733 462), ou sous la forme d'ensembles ouverts à leur partie supérieure, dans lesquels les éléments chauffants se trouvent au voisinage du dessus de la cuisinière ou contre ce dessus de cuisinière (brevets des E.U.A NO 3 833 793 et 3 567 906). Ces dispositifs présentent, en ce qui concerne la fabrication ou le montage, certains inconvénients qui les rendent plus coûteux qu'il ne convient. L'invention vise une résistanche chauffante à spirale ouverte à la fois efficace et moins coûteuse à fabriquer que ces résistances chauffantes connues. De façon plus précise, l'i-ven:ion a poc objet une résistance chauffante à spirale ouverte dans laquelle un fil métallique chauffant est mis en forme pour constituer un ensemble maintenu par un support, cette résistance étant caractérisée par le fait que ce support est en matériau pénétrable, et que cet ensemble chauffant comprend des pattes de fil métallique chauffant enfoncées dans ce support à travers une surface de ce dernier pour fixer ledit ensemble chauffant contre ce support, des branches rectilignes de ce fil métallique chauffant comprises entre ces pattes étant appliquées le long d'une face de ce support. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une résistance chauffante à spirale ouverte, selon lequel on donne à un fil métallique résistant la forme d'un zig-zag, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on donne à ce fil en zig-zag, la forme d'un U en section transversale, avec des pattes en boucles et des branches rectilignes de liaison, et que l'on enfonce ces pattes dans un support en un matériau isolant pour maintenir ce fil en zig-zag sur le support. La résistance chauffante selon l'invention est d'un intérêt tout particulier pour les cuisinières à dessus fermé, par exemple les cuisinières à dessus en verre. Suivant un mode d'application de cette résistance chauffante à une cuisinière à dessus fermé, par exemple une cuisinière à dessus en verre, le support est monté avec le fil résistant à nu tourné vers l'extérieur, dans une enveloppe en métal munie, sur son pourtour, d'une paroi constituée par une bande qui comprend, à sa partie supérieure, des boucles de retenue qui en sont solidaires et des pattes de retenue solidaires de cette bande à sa partie inférieure, ainsi qu'un fond. Le support de cette résistance chauffante présente un rebord, qui en est solidaire de préférence, ce rebord se trouvant à une certaine distance du pourtour du support dans la direction radiale, au moins en certains endroits, de manière à permettre aux boucles de retenue de s'appliquer contre une partie extérieure du support, et faisant saillie longitudinalement au-delà de ces boucles de retenue.Un disque en métal est monté à l'intérieur de la bande qui délimite la paroi de l'enveloppe et est retenu par des pattes de manière a constituer le fond. Entre ce disque métallique et la face inférieure du support sont intercalées une couche en un matériau isolant rigide au voisinage du support et une couche en un matériau isolant souple et élastique, située entre ce matériau isolant rigide et le disque. Le matériau élastique sollicite le support pour l'appliquer contre les boucles de retenue. Un dessus, par exemple en verre, repose sur le rebord du support et ce rebord a pour effet non seulement de le maintenir à une certaine distance de la résistance chauffante mais également de le porter élastiquement. Sur les dessins, la figure 1 est une vue,en plan de dessus, d'une résistance chauffante à spirale ouverte selon l'invention, montée dans une enveloppe ; la figure 2 est une coupe faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1 la figure 3 est une vue partielle en élévation et de côté, prise dans la direction de la ligne 3-3 de la figure 1 , d'une forme de réalisation de l'enveloppe la figure 4 est une vue partielle,en élévation et de cette, d'une partie de l'enveloppe montrant un mode de raccordement des deux extrémités d'une bande constituant la paroi de l'enveloppe la figure 5 est une vue partielle, en perspective, représentant ces deux extrémités de la bande avant leur raccordement la figure 6 est une vue partielle, de dessus et en plan, d'un fil métallique résistant en zig-zag la figure 7 est une vue en plan de dessus de ce fil métallique après que ses extrémités en boucle ont été rabattues la figure 8 est une vue schématique en coupe représentant le fil de la figure 7 installé dans un dispositif de fixation la figure 9 est une vue schématique partielle représentant le dispositif de fixation muni du fil métallique, appliqué contre un support la figure 10 est une vue schématique partielle en coupe, représentant le fil façonné enfoncé dans le support la figure 11 est une vue partielle,en plan et de dessus, du support dans lequel le fil métallique est monté la figure 12 est une vue partielle et en coupe d'un siège au moyen duquel le fil façonné est introduit dans le dispositif de fixation la figure 13 est une vue partielle, en perspective, d'un fil métallique résistant façonné, dont les branches rectilignes sont plus longues que celles du fil de la figure 7, tandis que ses boucles sont plus courtes la figure 14 est une vue partielle en coupe représentant un fil métallique résistant façonné monté dans un dispositif de fixation; la figure 15 est une vue partielle en coupe représentant ce dispositif de fixation à la position à laquelle le fil métallique façonné est enfoncé dans un support la figure 16 est une vue partielle, en plan et de dessus, d'un fil métallique résistant en zig-zag ayant une autre forme que celle de la figure 6 ; et la figure 17 est une vue partielle, en plan et de dessus, d'un fil métallique résistant en zig-zag, ayant encore une autre configuration. La résistance chauffante à spirale ouverte 1, telle que représentée sur les figures 1 et 2 en particulier, est montée dans une enveloppe 2 en métal formée d'une paroi latérale 3 et d'un fond métallique 4 en forme de disque. Cette résistance 1 est portée par un tampon 7 isolant, épais et rigide, qui est directement au contact de cette résistance, et par un tampon isolant 9 en un matériau élastique, compris entre le tampon rigide 7 et le disque 4. Des bagues en céramique 12, 13 sont montées dans la paroi latérale 3. Des broches de branchement électrique 15 sont montées dans les bagues 12 et 13 et sont reliées électriquement à des fils conducteurs 17 et 18. Les autres extrémités des fils conducteurs 17 et 18 sont reliées respectivement à l'extrémité la plus extérieure, et à I'extrémité la plus intérieure dans la direction radiale d'un fil métallique 1 servant de résistance électrique. Ce fil de résistance 20 est monté sur un support 25 et partiellement enfoncé dans ce support, celui-ci étant en un matériau pénétrable thermiquement et électriquement isolant, par exemple en fibres de céramique. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, ce support comporte un rebord 27 qui en est solidaire. De distance en distance sur son pourtour, ce rebord 27 est décalé radialement vers l'intérieur du pourtour du support 25, de manière à laisser des bords 28. Dans la forme de réalisation représentée, le fil de résistance 20 est monté sous la forme d'un ensemble 30 consistant en six portées 31 à 36,concentriques les unes aux autres et ne se touchant pas. Chacune de ces portées est constituée par un fil métallique résistant continu. Si l'on se reporte aux figures 6 à 15, on voit que le fil métallique résistant 20 est d'abord tordu suivant un développement en zig-zag 40, avec des extrémités 41 en boucle et des branches rectilignes intermédiaires 42, comme représenté sur la figure 6. Les extrémités en boucle 41 sont dégagées du plan des branches rectilignes 42, de manière à constituer des pattes 44, qui divergent les unes des autres en s'éloignant des branches rectilignes 42. La longueur relative des branches rectilignes et des pattes peut varier comme le montrent les figures 7 et 13. Pour réaliser l'ensemble de portées concentriques, on fait appel à des branches de raccordement qui seront décrites plus loin de façon plus détaillée. Le fil métallique résistant possède une certaine élasticité. Ce fil une fois façonné est installé sur un siège 46, comme représenté sur la figure 12. Comme on l'expliquera plus loin, ce siège 46 peut être prévu pour maintenir les portées de fils métalliques résistants suivant des cercles concentriques comme représenté sur la figure 1, suivant une configuration en spirale ou encore une autre configuration voulue.Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1, le fil métallique commence par une extrémité extérieure 37, constitue une portée circulaire extérieure qui va dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre, de l'extré- mité 37 à une branche de raccordement 90, reliant la portée extérieure 31 à la portée 32 immédiatement suivante dans la direction radiale ; cette portée 32 est orientée dans le sens opposé au sens de rotation des aiguilles d'une montre jusqu'à une seconde branche de liaison 91 qui la relie à la portée 33 immédiatement voisine, cette dernière étant orientée dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre jusqu'à une branche de raccordement 92, etc... jusqu'à ce que soit formée la portée 36 qui se termine par une extrémité intérieure 38.L'extrémité 37 est branchée électriquement au fil conducteur 17 et l'extrémité 38 est branchée électriquement au fil conducteur 18. En pratique, ces extrémités 37 et 38 de la résistance ont une partie rabattue, enfilée dans des passages 60 pratiqués dans le support 25, les fils conducteurs 17 et 18 étant branchés électriquement sur les extrémités de ces parties rabattues. Après avoir monté l'ensemble constitué par les portées de fil métallique sur le siège 46, comme représenté sur la figure 12, on introduit cet ensemble dans des cavités 50 d'un dispositif 49. Ces cavités contiennent également des bandes poussoirs 1 reliées de distance en distance, a des tiges poussoirs 52 qui font saillie au-dessus d'une face supérieure 53 d'une partie du dispositif 49. Les extrémités extérieures des tiges poussoirs 52 sont montées dans une plaque poussoir 55 qui, dans la forme de réalisation représentée sur les figures 14 et 15, est sollicitée élastiquement dans la direction qui l'éloigne de la face supérieure 53. Une fois le fil installé sur le dispositif 49, on dégage le siège 46 et l'on installe un support 25 juste au-dessous des extrémités ouvertes des cavités 50. On enfonce à force la plaque poussoir 55 vers la face supérieure 53, à l'encontre de la sollicitation du ressort 56, ce qui pousse la bande poussoir 51 vers l'extrémité ouverte et enfonce les branches 44 dans le support. Comme représenté de façon un peu plus détaillée sur les figures 8,9 et 10, les branches 44qui normalement divergent, sont enfoncées parallèlement les unes aux autres dans les cavités 50, mais quand elles sont enfoncées dans le support, leur élasticité les fait s'écarter de sorte que, lorsqu'elles sont montées dans le support, elles divergent de nouveau, comme représenté sur les figures 10 et 11. Jointe à la tendance des fibres de céramique à remplir la fente constituée par le passage des extrémités fermées des pattes, la divergence de ces dernières assure la fixation de l'élément résistant dans le support. Comme on le remarque d'après les figures 2 et 10, les branches rectilignes 42 demeurent au-dessus du support.En pratique, les branches rectilignes sont de préférence longues par rapport à la profondeur des pattes, de telle sorte que la surface du fil métallique résistant qui se trouve à nu au-dessus du support est plus grande que la surface de ce fil contenue dans ce support. Les figures 1 à 5 représentent une forme de réalisation d'un ensemble chauffant utilisé sur le dessus d'une cuisinière. Dans cet ensemble, une bande 62 d'un seul tenant, en tout métal approprié, est solidaire de quatre boucles de retenue 63 dirigées suivant les cordes, quatre pattes de retenue 64 qui, au début, sont découpées mais non rabattues, une languette 67 située à une extrémité de la bande et un réceptacle 70 à l'autre extrémité, et des encoches 65 qui partent d'un bord inférieur vers le haut. On donne à- la bande 62 la forme d'une paroi latérale circulaire. Dans la forme de réalisation représentée, la languette 67 est moins large que la bande, de manière à présenter des épaulements 69. Une fente de retenue 71 est pratiquée pres de la base de la languette 67. Le réceptacle 70 présente des rebords parallèles 74 dont l'écartement permet de recevoir la languette 67, et un onglet 73 ayant une dimension qui lui permet de s'enfiler dans la fente de retenue 71. La languette est placée entre les rebords 74, avec l'onglet 73 faisant saillie de la fente de retenue 71 on rabat les rebords 74 vers l'intérieur et on replie l'onglet 73 pour fixer l'une a l'autre les deux extrémités de la bande. La résistance chauffante selon l'invention, avec les fils métalliques conducteurs 17 et 18 déjà branchés, et avec les tampons isolants 7 et 9 en place et les bagues en céramique posées sur la patte de raccordement, peut être introduite dans la paroi latérale circulaire, en étant orientée de manière que les boucles de retenue 63 s'appliquent contre les bords 28. On introduit les bagues dans les encoches 65 et l'on met en place le disque inférieur. On enfonce ce disque à force à l'encontre de la sollicitation du tampon isolant élastique, jusqu a ce qu'il dépasse les bords supérieurs des pattes de retenue 64 et l'on rabat ces dernières vers l'intérieur pour maintenir en place le disque. On peut monter tout l'ensemble dans une cuisinière et l'on peut installer un dessus fermé, qui dans la forme de réalisation représentée est un dessus en verre 80, ce dessus reposant sur le rebord 27 et étant porté élastiquement par le tampon isolant élastique 9. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1, la résistance chauffante selon l'invention est constituée par des portées concentriques, mais on pourrait également lui donner la forme d'une spirale, cette forme en spirale étant parfois commercialement préférée, car elle facilite le façonnage en zig-zag du fil métallique. Bien entendu l'invention est susceptible de variantes aussi bien en ce qui concerne la construction de la résistance chauffante que son procédé de fabrication. A titre d'exemple, le matériau en fibres céramiques peut être une planche de fibres céramiques 'tD-Grade", fabriquée par Christy Firebrick Co. , le matériau du tampon rigide isolant peut être de la laine minérale isolante "P.V Supertemp Board", fabriquée par Eagle Picher Industries, Inc. et le matériau isolant elastique peut être du feutre de laine minérale "Style 100", fabriqué également par Eagle Picher Industries Inc., mais bien entendu on peut faire appel à d'autres matériaux, comme le comprendront aisément les spécialistes. Le fil résistant peut être du nichrome "Kanthal A" ou tout autre fil approprié. L'angle que forment les pattes du fil métallique façonné avec la perpendiculaire au plan des branches rectilignes a pour valeur, dans la forme de réalisation représentée, cinq degrés, mais bien entendu, cet angle peut varier en fonction des différentes dimensions des éléments résistants et des divers types de supports. On peut faire appel à des dispositifs de fixation de formes et de types différents. On peut mettre à nu encore une plus grande longueur de fil résistant , pour réaliser un fil en zig-zag avec une ou plusieurs boucles en S entre les pattes opposées successives ou une série de boucles en S entre paires successives de pattes opposées, les boucles intermédiaires en S ayant de préférence une largeur proportionnelle à la longueur des branches rectilignes comprises entre les pattes, de manière que les boucles intermédiaires en S puissent venir se loger dans les cavités du dispositif de fixation sans que l'on ait à modifier celui-ci, comme représenté par exemple sur les figures 16 et 17. REVEND ICAT IONS 1. Procédé de fabrication d'une résistance chauffante à spirale ouverte, selon lequel on donne à un fil métallique résistant la forme d'un zig-zag, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on donne à ce fil en zig-zag la forme d'un U en section transversale, avec des pattes en boucles et des branches rectilignes de liaison, et que l'on enfonce ces pattes dans un support en un matériau isolant pour maintenir ce fil en zig-zag sur le support. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on façonne lesdites pattes de manière qu'elles divergent vers l'extérieur, qu'on les oblige élastiquement à être moins divergentes et on les fait diverger de nouveau en les enfonçant dans ledit support. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'entre le moment où l'on forme le zig-zag en U et le moment où on l'enfonce dans le support, on installe le fil façonné en U dans un siège ayant la configuration voulue et que l'on expulse ce fil ainsi façonné de ce siège pour 11 enfoncer dans ledit support simultanément sur toute sa longueur. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on fait diverger lesdites pattes vers l'extérieur, que l'on comprime ces pattes de façon qu'elles divergent moins dans ledit support, mais en-deçà de leur limite d'élasticité, et qu'on laisse ces pattes diverger de nouveau quand on les pousse du dispositif dans le support. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on monte ledit fil métallique en zig-zag dans ledit siège en lui donnant une disposition suivant laquelle une première portée de fil en zig-zag forme un arc de cercle, une portée suivante, décalée radialement de la première et concentrique à celle-ci, forme un arc de cercle dans le sens opposé, etc..., les diverses portées successives étant décalées radialement les unes des autres et orientées alternativement dans un sens et dans l'autre pour constituer tout l'ensemble de la spirale. 6. Résistance chauffante à spirale ouverte dans laquelle un fil métallique chauffant est mis en forme pour constituer un ensemble maintenu par un support réfractaire, caractérisée par le fait que ce support est en matériau pénétrable, et que cet ensemble chauffant comprend des pattes de fil métallique chauffant en boucles enfoncées dans ce support travers une surface de ce dernier pour fixer ledit ensemble chauffant à ce support, des branches rectilignes de ce fil métallique chauffant comprises entre ces pattes étant appliquées le long d'une face de ce support. 7. Résistance chauffante selon la revendication 6, caractérisée par le fait que lesdites pattes de fixation sont situées sur les grands côtés opposés dudit ensemble et divergent, dans la direction opposée aux branches rectilignes à nu, à l'intérieur dudit support. 8. Résistance chauffante selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisée par le fait que ledit ensemble est en forme de spirale. 9. Résistance chauffante selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée par le fait que ledit ensemble consiste en une série de figures concentriques. 10. Résistance chauffante selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée par le fait que le support et l'ensemble du fil chauffant sont montés à I'intérieur d'une enveloppe et sont sollicités dans la direction longitudinale de cette enveloppe. 11. Résistance chauffante selon la revendication 10, caractérisée par le fait que le support est muni d'un rebord sur lequel vient reposer le dessus d'une cuisinière.