Brevet FR2425786A1 — publié le 19791207

la présente invention concerne un corps de chauffe, en particulier -pour dispositifs chauffants à rayonnement destinés à chauffer des plaques decuiss-on en matière vitro-céramique, qui comprend un corps isolant sur lequel sontmontées des résistances élecri- ques. Pans la demande de brevet allemand publiée nO 2 339 768 est décrit un dispositif chauffant à rayonnement pour plaques de cuis- son en matière vitro-céramique qui est constitué par une cuvette en tôle dans laquelle sur un support en une matière en vrac isolante microporeuse est placé un disque isolant sur lequel sont monté en spirale les résistances chauffantes hélicoidales. Dans le cas d'un tel dispositif chaufantiI est toujours difficile d'obtenir un rapport favorable entre la résistance mécanique et le pouvoir isolant.En effet, en cas d'utilisation du corps de chauffeZ semble malaisé de conférer-au dispositif chauffant une résistance mécanique suffisante pour que le dispositif pressente durablement la sûreté de fonctionnement voulue et surtout d'obtenir un article commercialisable et pouvant. sans problème être expédié, monté, etc. La matière en vrac microporeuse formant isolant est inévitablement amenée à glisser et le disque est trop mince pour ne pas gauchir su115 l'effet des fortes contraintes thermiques auxquelles il est soumis. C'est pourquoi des tentatives sont faites en ce qui concerne le mode de construction connu pour assujettir les corps de chauffe au moyen de crampons en forme d'épingles à cheveux à travers le disque dans la matière en vrac. Cette méthode de fabrication est laborieuse et n'offre pas une sûreté de fonctionnement suffisante. Si le disque est fabriqué en une matière isolante d'une plus grande résistance mécanique et présente éventuellement une épaisseur accrue, la conductibilité thermique ainsi que la capacité d'accumulation de chaleur deviennent très élevées, ce qui est indésirable. Or la présente invention crée un corps de chauffe qui, compre nant un corps isolant sur lequel sont montées des résistances él triques, présente une résistance mécanique suffisante tout en étant doué de très bonnes propriétés d'isolation. Il s'agit en outre pour le corps de chauffe suivant invention de pouvoir etre facilement fabriqué et monté. La solution apportée à ce problème suivant la présente invention consiste en ce que le corps isolant est relié à une grille métallique. La grille métallique constitue pour le corps isolant une armure qui par rapport à une cuvette ou disque en tole correspondant présente l'avantage de pouvoir mieux être reliée au corps isolant. Ceci se fait de préférence en noyant la grille métallique au moins partiellement dans le corps isolant. La capacité calorifique d'une telle grille métallique est plus faible que celle dune cuvette en tôle correspondante. le mode de construction suivant l'invention est particulièrement avantageux lorsque la grille métallique présente la forme d4une cuvette dans laquelle est placé le corps isolant. Ce dernier peut également présenter la forme d'une cuvette à l'intérieiir de laquelle se trouvent les résistances électriques. te corps de chauffe suivant l'invention peut être utilisé notamment dans des dispositifs chauffants à rayonnement destinés à chauffer des plaques de cuisson en matière vitro-céramiaue. Il peut cependant également servir à chauffer directement d'autres objets comme par exemple des plaques en aluminium ou des récipients. A cet égard, il est possible de presser des tarties saillantes de la grille métallique, par exemple une bride périphérique de la grille métallique entourant extérieurement et éventuellement aussi intérieurement un canal au niveau de l'extrémité ouverte de celui-ci, dans la plaque en métal, de sorte que les fils constitutifs de la grille métallique pénètrent dans la plaque et se trouvent ainsi assujettis dans celle-ci.Un tel assujettissement peut être-réalisé par un simple pressage et résiste à toutes les contraintes thermiques et mécaniques. Suivant une forme de réalisation particulièrement préférée, la grille métallique est reliée à la terre. Le corps de chauffe présente alors un isolement de protection. La grille métallique peut être pressée dans le corps isolant lors de la fabrication de celui-ci. te corps isolant est de préférence fabriqué à partir d'une matière isolante fibreuse dans laquelle la grille métallique peut très facilement être noyée partiellement ou complètement par pressage.La grille métallique se trouve alors de préférence dans la zone marginale extérieure, ctest-à-dire du côté éloigné des résist ancres . te corps isolant peut cependant également être formé d'autres matières isolantes comme par exemple une matière céramique. te corps isolant peut, notamment lorsqu'il s'agit de le réaliser en une matière isolante fibreuse, être obtenu à partir d'une substance humide en introduisant celle-ci dans la grille métallique.Cette introduction, effectuée par exemple par pressage préliminaire ou mise en forme par rotation et/ou une méthode de séparation à partir d'une pâte,analogue à celle pratiquée dans la fabrication du papier, est particulièrement avantageuse dans le cadre de la présente invention puisque la grille métallique sert alors en même temps de tamis d'écoulement et le procédé peut être mis en oeuvre de façon que la grille- métallique et la matière isolante se trouvent fermement reliées entre elles par enchevêtrement.Dans le cas de ce mode de fabrication mais aussi dans toutes les autres conditions d'utilisation de la matière isolante, il est particulièrement avantageux que la grille métallique soit perméable à la vapeur de sorte que le cor-ps de chauffe peut initialement/sécher et que même la pénétration ultérieure d'humidité n'a pas de consé cwuencesdéfavorablespuisque celle-ci peut s'évaporer à travers la matière isolante et la grille métallique, L'invention est expliquée p]us en détail ci-dessous à l'aide d'exemples de réalisation illustrés au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une coupe transversale d'un corps de chauffe servant à chauffer par rayonnement une plaque de cuisson en matière vitio-céramique, la figure 2 est une coupe d'un corps de chauffe en forme de canal annulaire monté sur le dessous d'une plaque en métal, les figures 3 et 4 sont des vues de détail en coupe, à plus grande échelle, de deux formes de réalisation différant entre elles par le degré auquel la grille métallique est noyée dans la matière isolante, la figure 5 est une vue de dessus d'une partie d'une grille métallique constituée par du métal déployé, et la figure 6 est une coupe transversale d'une partie latérale d'un dispositif chauffant à rayonnement, le corps de chauffe étant réalisé sous forme de disque ou plateau. Le corps de chauffe 11 représenté à la figure 1 se compose -d'un corps isolant 12 présentant la forme d'une cuvette circulaire peu profonde ouverte vers le haut et sur le fond intérieur 13 de laquelle sont fixées des résistances électriques 14 en forme de fils chauffants enroulés hélicoidalement et disposés en spirale. Polir permettre la fixation des résistances électriques, le corps isolant est de préférence réalisé de façon à présenter des parties surélevées 15 d-ans lesquelles les résistances sont partiellement novées alors que-pour le reste exiles s'étendent sur le fond 13 du corps isolant sans être sensiblement noyées dans celui-ci. tes ré résistances électriques sont noyées dans les parties surélevées en les pressant dans la matière constitutive du corps isolant pendant que celle-ci est encore humide ou déformable d'une autre maniera Les parties surélevées 15 s'étendent en forme d'étoile à une certaine distance les unes des autres de sorte que la majeure partie des résistances électriques 14 peut librement et sans entrave répandre la chaleur par rayonnement. Sur les surfaces extérieures latérale et inférieure du corps isolant, c'es-i;-à-dire sur son dessous 16 et son bord périphérique 17, s'étend au voisinage immédiat de la surface extérieure une grille métallique 18 constituée par un réseau de fils "tissé" usuel qui est mis en forme de pot pour recevoir le corps isolant 12. tors de la fabrication, la grille métallique est avantageusement d'abord mise sous la forme voulue, après quoi on y met en place la substance encore humide formant corps isolant et qui peut être constituée par une matière isolante fibreuse mise en suspension au moyen de liants minéraux. Cette mise en place peut s'effectuer par pressage ou également par séparation à partir de la pâte, d'une manière analogue à ce qui se fait dans la fabrication du carton ou du papier. tors de la cuisson ou du séchage subséquent, qui peut être effectué conjointement avec une opération de pressage, l'humidité peut s'évacuer par la grille métal]ique. Celle-ci se trouve ainsi reliée solidement au corps isolant et for me alors une armure qui, comme représenté par la connexion 19 peut en même temps servir de moyen de mise à la terre. Le corps isolant 12 peut être réa]isé en une matière relativement lâche, douée d'excellentes caractéristiques d'isolation thermique et électrique, mais ne présentant par conséquent pas une très grande résistance mécanique. En effet, la grille métallique permet néanmoins au corps de chauffe de former un ensemble pouvant etre commercialisé et facilement monté et présentant pour cela une résistance mecanique- suffisante, La connexion électrique peut être réalisée au moyen de broches ou lames de connexion 20 pressées à travers la matière isolante. Dans la zone concernée, la grille mé tailique peut présenter une ouverture 21.En l'occurrence, le corps de chauffe 11 est reçu dans un évidement peu profond d'un support 22 et est appuyé d'en bas contre une plaque de cuisson en matière vitro-céramique 23 dont la surface supérieure forme la surface de cuisson. Suivant la figure 2.le corps de chauffe lia est fixé sur le dessous d'une plaque en métal 24 qui peut être par exemple en aluminium et peut constituer par exemple uné surface chauffante ou la paroi d'un récipient à chauffer. le corps de chauffe présente la forme d'un canal annulaire continu dans l'espace intérieur annulaire 25 duquel sont disposées des résistances électriques 26. te corps isolant 12a est entouré par la grille métallique 18a sur toutes ses faces tournées vers 3'extérieur, vers le bats et vers l'intérieur.En outre, au niveau où se trouve l'ouverture de l'es- pace intérieur 25 sont prévues du côté extérieur et du côté intérieur des parties en forme de bride 27, 28 de la grille métallique qi sovs une forte pression se trouvent poussées partiellement dans le dessous de la plaque en métal 24. Si la matière du fil constitutif de la grille est plus dure que celle de la plaque, elle peut être poussée par une presse dans la matière constitutive de la plaque, auquel cas une liaison absolument sûre est obtenue du fait que les fils métalliques se trouvent partiellement enveloppés par des particules de la plaque en métal. On obtient ainsi donc un corps de chauffe qui, tout en présentant de très bonnes propriétés d'isolement vers le bas et du côté latéral, peut être relié de manière fixe à la plaque à chauffer 24.. Aux figures 3 et 4 sont représentées deux manières de monter la grille métallique sur le corps isolant 12. Suivant la figure 3, la grille métallique 18 se trouve au bord extérieur du corps isolant et n'est sue partiellement noyée dans celui-ci de façon à être visible de l'extérieur.Cette forme de réalisation a pour avantage que le corps isolant, tout en étant relié adéquatement à la grille métallique et étant par conséquent suffisamment renforcé par cette dernière, est en même tempos protégé contre l'abrasion. Suivant la figure 4, par contre, la grille métallique est complètement noyée dans le corps isolant, ce qui pourrait être d'un grand intérêt ai. cas où la surface extérieure ne devrait pas être conductrice et la résistance à l'abrasion ne jouerait, en revanche, pas unsi grand role. Alors qu'aux figures 1 à 4,grille métallique est représen- tée entant que tamis ou réseau de fils, la figure 5 montre une variante dans laquelle la grille 18b est constituée par du métal dit déployé , c'est-à-dire une toue dans laquelle des coupures sont exécutées chaque fois de manière décalée et oui est alors étirée transversalement à la direction de ces coupures de façon a être mise sous la forme représentée à la figure 5 et dans laquelle les coupures 29 se trouvent élargies de façon à former des ouvertures sensiblement hexagonales Le treillis à ouvertures hexagonales ainsi obtenu et constitué par des rubans de ole 30 soli dires les uns des autres est tout à fait apte à être utilisé en tant que grille métallique suivant l'invention et on peut facilement lui conférer une forme appropriée. I1 a en outre polir avantage , du fait que la grille est en une seule pièce, qu'aucun "effilochage" des bords ne risque de se produire. La figure 6 montre un détail d'un dispositif chauffant à rayonnement 31 destiné à chauffer une plaque de cuisson 23 en ma tière vitro-céramique. Ce dispositif est constitué par une cuvette en tôle 32 dans laquelle le corps de chauffe ilb en forme de disque plat est placé sur un support isolant 33 en une matière douée de bonnes caractéristiques d'isolation et ne présentant pas une très grande résistance mécanique.-te corps de chauffe 11b est entouré par une bague 34 en matière isolante qui est maintenue par des parties latérales repliées de la cuvette en tôle 32 et prend appui contre le dessous de la plaque 23 en matière vitro-céramique. Pans le corps isolant en forme de disque 12b du corps de chauffe 1 lob est 'noyée au niveau de sa face inférieure une grille métallique iQc qui présente également la forme d'un disque circulaire plat. Tes résistances électriques 14 sont montées de la manière déjà décrite sur le dessus du corps isolant 12b. Dans le cas de cette forme de réalisation,le corps de chauffe llb forme également un ensemble pouvant être remplacé et commercialisé et présentant de lui-meme-une résistance mécanique suffisante. En résumé, le corps de chauffe suivant l'invention, tout en étant doué de bonnes propriétés d'isolation, présente une résistance propre suffisante et des qua]ités de service améliorées. Aux formes de réalisation représentées peuvent etre apportées de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Comme déjà indiqué, le corps de chauffe suivant l'invention est particulièrement avantageux en tant que corps de chauffe à rayon nement Un mode de construction analogue pourrait cependant également être adopté dans le cas dgun corps de chauffe àcontact. REVETWICATIONS t - Corps de chauffe électrique, en particulier pour dispositifs chauffants à rayonnement destinés à chauffer des plaques de cuisson en matière vitro-céramique, qui comprend un corps isolant sur lequel sont montées des résistances électriques, caractérisé en ce ou le corps isolant (12,12a,12b) est relié à une grille métallique (18, 18a, 18b, 18c). 2 - Corps de chauffe suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grille métallique (18 à 18c) est au moins partiellement noyée dans le corps isolant (12 à 12b). 3 - Corps de chauffe suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la grille métallique (18 à 18c) est prévue sur le corps isolant (12 à 12b) du côté éloigné des résistances électriques (14). -4 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, carsetérisé en ce que la grille métallique (18) présente- la forme d'une cuvette-dans laquelle est placé le corps isolant (12). 5 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 - 4, caractérisé en ce que le corps isolant (12) présente la forme d'une cuvette à l'intérieur de laquelle sont placées les résistances électriques (14). 6 - Corps de chauffe suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la grille métallique (18) recouvre le dessous (16) et les bords extérieurs (17) du corps isolant (12) réalisé sous forme de disque ou de cuvette ou s'étend sur le corps isolant (12). 7 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps isolant (12a) présente la forme d'un canal annulaire. 8 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la .grille métal'tique (18a) présente des parties saillantes (27,28) au moyen desquelles le corps de chauffe (lita) est fixé. 9 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la grille métallique (18a) est fixée à une plaque à chauffer (24) en étant pressée partiellement dans la surface de la plaque. 10 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la grille métallique (18) est reliée à la terre il - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisé en ce que la grille métallique (18 à 18c) est pressée dans le corps isolant (12 à 12b) lors de la fabrication de ce dernier. 12 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à Il, caractérisé en ce que le corps isolant (12 à 12b) est en une. matière- isolante fibreuse 13 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce oue le corps isolant (12 à 12b) est obtenu à partir d'une substance humide en introduisant cellevna dans la grille métallique. 14 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la grille métallique (18,18a, 18c) est un réseau de fils. 15 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la grille métal]ique (18b) est une grille en métal déployé.