Brevet FR2423895A1 — publié le 19791116

La présente invention concerne les bougies d'allumage des gaz par étincelles pour appareils ménagers ou autres, et plus particu lièrement un nouveau mode d'assemblage d'une électrode métallique sur un corps isolant, avantageux en ce qutil permet d'automatiser ou de supprimer certaines phases de fabrication des procédés connus et donc d'en réduire las courts. On sait que les bougies d'allumage par étincelles sont utilisées conjointement avec des générateurs de haute tension auxquels elles sont connectées pour provoquer, dans le voisinage d'un brO- leur alimenté en gaz, une étincelle ou un arc destiné à enflammer le mélange gazeux. Les bougies comportent au moins une électrode centrale métallique connectée à un conducteur électrique assurant la liaison avec le générateur de haute tension, et un corps isolant supportant cette électrode, réalisé en un matériau résistant aux températures atteintes en cours d'utilisation (habituellement en alumine, stéatite ou porcelaine). Les bougies peuvent être'disposées à proximité immédiate des brûleurs, l'étincelle jaillissant entre leur électrode et la masse même des brûleurs, ou alors à une certaine distance, le mélange gazeux issu du brûleur étant dirigé vers l'électrode soit par un capot enveloppant la bougie elle-m & e, soit par un conduit particulier, dit guide d'onde, ou une combinaison de ces moyens. Diverses solutions, illustrées par les figures 1 à 5 annexées, ont été proposées à ce jour, pour réaliser la liaison de l'électrode avec son conducteur électrique et sa solidarisation au support isolant. Ainsi, la figure 1~représente un mode de réalisation conventionnel d'une bougie d'allumage, ou l'électrode 1, raccordée au fil 2 par une soudure électrique 3 est solidarisée à l'isolant 4 au moyen d'un cimentage 5. Ce mode de réalisation, quoique techniquement satisfaisant, présente l'inconvénient de nécessiter une opération de cimentage délicate, ne pouvant etre exécutée que manuellement, et devant être suivie, si l'on veut obtenir des résultats satisfaisants, diun cycle de séchage du ciment allongeant les temps de production. Divers moyens, illustrés par les figures 2 à 5, ont été proposés pour remédier à ces inconvénients. Ces moyens visent tous à remplacer l'opération de cimentage par un procédé de solidarisation mécanique de l'électrode à son support isolant. On peut citer, notamment, en utilisant les mêmes références que ci-dessus, pour désigner les mêmes éléments = - les procédés par déformation 6 de l'électrode 1 à 11 extérieur du corps isolant 4 (figure 2 et 3), avec ou sans interposition d'une pièce intermédiaire 7, qui immobilisent en translation une électrode filiforme 1. Ces procédés s 'accompagnent généralement d'une réduction des lignes de fuites de l'isolation de l'électrode à au moins une extrémité du corps isolant. - les procédés par coincement de l'électrode 1 à l'intérieur du corps isolant 4 (figure 4), qui nécessitent une haute précision de fabrication de ce dernier, peu compatible avec une production en grande série. - les procédés par:coincement réciproque de l'électrode 1 et du fil conducteur 2 (figure 5), par exemple au moyen d'une vis faisant office d'électrode 1, où la géométrie de l'électrode est évidemment imposée et généralement défavorable à l'obtention d'un allumage satisfaisant. Ces différents procédés, s'ils apportent quelques avantages, souffrent également d'inconvénients les rendant bien souvent impropres à satisfaire aux conditions d'emploi qui peuvent se rencontrer. Or, on a trouvé, et c.'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un nouveau type de réalisation permettant de solidariser l'électrode mtallique au support isolant qui surmonte les inconvénients des réalisations antérieures et procure notamment une amélioration substantielle des coûts de production. D'une manière générale, l'invention concerne une bougie d'allumage par étincelles pour brûleur à gaz du type comportant une électrode supportée par un corps isolant et dont une extrémité est connectée à un conducteur électrique d'alimentation relié à un générateur de haute tension qui se caractérise par le fait que l'électrode présente à sa surface au moins une partie en relief élastiquement déformable, apte à être encastrée par pression, dans un évidement correspondant prévu à cet effet dans le corps isolant. Selon un mode de réalisatidn de l'invention, selon lequel l'électrode est de section circulaire, la partie en relief élastiquement déformable est constituée par au moins une ailette déformable dont le diamètre est supérieur au diamètre d'un évidement prévu dans le corps isolant, évidement situé du côté opposé au c8té de sortie du conducteur électrique relié à l'électrode. Ue préférence, l'électrode comporte plusieurs ailettes dont l'une des faces est en dépouille, alors que l'autre face est sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'électrode. Eventuellement, l'évidement prévu dans le corps isolant sera de forme légèrement conique. Par ailleurs, une cavité est avantageusement -prévue sur l'élec- trode afin de permettre le sertissage de 11 extrêmité du conducteur. Enfin, l'extrémité apparente de l'électrode peut présenter diférents aspects, notamment un profil acéré, ou un volume discoïdal. Selon un autre mode de réalisation de l'invention selon lequel l'électrode présente une section non circulaire et est obtenue par exemple par découpage, pliage ou emboutissage, la partie en relief élastiquement déformable peut hêtre constituée d'éléments en forme d'ergots ou de lamelles obtenus lors de sa fabrication. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après, à titre indicatif mais non limitatif et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels : - les figures 6 et 7 représentent respectivement en coupe et en vue éclatée une réalisation selon l'invention, - les figures 8, 9 et 10 représentent des variantes de l'assemblage du conducteur avec l'électrode ainsi que, pour la figure 8 une variante dans la forme de l'extrémité de ladite électrode, - les figures 11 et 12 représentent en vue éclatée des variantes conformes à l'invention d'électrodes non circulaires. Suivant le mode de réalisation de la bougie représenté aux figures 6 et 7 et qui montre respectivement l'assemblage terminé et les éléments avant assemblage, on distingue l'électrode conductrice 51, le conducteur haute tension 52 et le corps isolant 54. Lors de l'opération de montage, 11 isolant 54 est enfilé surleconducteur haute tension 52 qui a été précédemment dénudé à son extrémité sur une longueur appropriée laissant apparaître son âme conductrice 521. La partie de l'âme 521 ainsi rendue apparente est alors enfilée dans une cavité 511 ménagée à l'une des extrémités de l'électrode. De préférence, afin de rendre l'opération plus aisée, un chanfrein 512 est prévu à l'entrée de ladite cavité 511. L'électrode 51 est alors rendue solidaire de l'âme 521 du conducteur haute tension par un sertissage qui consiste à aplatir celle-ci au niveau de la cavité 511. En variante le sertissage peut être remplacé, par un soudage électrique, ou éventuellement combiné avec ce procédé. Par coulissage du conducteur 52 à l'intérieur de l'alésage de l'isolant 54 on amène l'électrode 51 au contact de l'isolant. Le blocage de l'électrode est obtenu, conformément à l'invention, par l'intermédiaire d'une partie en relief, élastiquement déformable, constituée dans le cas présent par trois ailettes 513, 514 et 515, dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre d'un évidement correspondant 541 prévu dans l'isolant 54. Par suite, ltélec- trode 51 étant emmanchée par. pression à l'intérieur de l'isolant, les ailettes se déforment et se laminent au contact du corps isolant pour former des surfaces de contact importantes qui sont à 11 origine d'une grande résistance à la désolidarisation de ltélec- trode par rapport au corps isolant. L'électrode étant réalisée dans un matériau plus ou moins élastique, après emmanchement il suosiste dans les ailettes une déformation élastique qui peut absorber des différences de dilatation entre l'électrode 51 et le corps isolant 54, lors de 11 exposition de l'ensemble à des températures élevées par exemple. Dans ce mode de réalisation, les ailettes 513, 514, 515 ont une de leurs faces 31 en dépouille, alors que l'autre face 32 est sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'électrode 51. Une telQe forme a pour but de faciliter la déformation des ailettes et leur laminage, lors de l'emmanchement dans l'isolant 54, leur déformation devant partir de leur diamètre extérieur pour aller vers l'axe de l'électrode jusqu'à atteindre le diamètre de la partie 541 de l'alésage ménagé dans le corps isolant. L'épaisseur des extrémités 33 desdites ailettes doit être suffisamment faible pour ne pas engendrer des efforts trop importants lors de l'emmanchement, efforts qui pourraient causer des hris de l'isolant 54. De plus, afin de conférer à l'assemblage électrode-iscilant une résistance à la désolidarisation accrue, la partie 541 de l'alésage ménagée dans l'isolant sera avantageusement de forme légère ment conique, de manière à obtenir une déformation progressive des ailettes 513, 514 et 515, lors de l'opération d'emmanchement. Grâce à ce mode de réalisation de I'assemblage.électrode-iso- lant, conforme à l'invention, il est possible d'absorber sans difficulté des tolérances de réalisation du corps isolant 54 et notamment de son alésage intérieur importantes, ce qui est tres avantageux lors de la production en grande série avec des isolants à larges tolérances de fabrication (par exemple la stéatite). De plus, pour faciliter le. positionnement des ailettes par rapport à la partie 541 de l'alésage lors du montage et surtout afin d'augmenter la ligne de fuite jusqu'aux parties conductrices reliées à la masse et se trouvant à proximité de la bougie après sa mise en place, il est avantageux de prévoir à l'extrémité de l'isolant, côté électrode, une partie 542 de l'alésage interne dont le diamètre est supérieur au diamètre extérieur des ailettes 513, 514 et 515 de l'électrode 51. On élimine ainsi toute possibilité d'un dépt du métal de l'électrode sur la hauteur de la partie 542 de l'alésage qui aurait pour effet de réduire les distances d'isolement ; cet avantage sera particulièrement appréciable dans les applications où les dites distances d'isolement sont critiques. Un autre avantage de la bougie, selon-l'invention, réside dans le fait que l'électrode ainsi réalisée et solidarisée au corps isolant est de hauteur très faible, ce qui permet l'utilisation d'un corps isolant de hauteur réduite, comparativement à ceux utilisés habituellement, tout en conservant une ligne de fuite côté conducteur haute tension,satisfaisante. Cette particularité pourra être mise à profit à plusieurs-fins et notamment pour la réalisation d'une bougie de faible hauteur recherchée pour certaines applications où un faible encombrement en hauteur est requis (par exemple tables de cuisinières extra-plates). De plus, dans la plupart des cas, le corps isolant peut-être réalisé directement par pressage à sec ; son rapport longueur/diamètre, qui est par exemple de l'ordre de 2 à 1, est en effet compatible avec les possibilités limitées de cette technique, qui par ailleurs est particulièrement économique. Lors de l'opération d'emmanchement, l'électrode 51 pouvant ne pas avoir de butée fixe à l'intérieur du corps isolant 54, il est possible d'ajuster le dépassement de la partie saillante de l'élec- trode par rapport à un point de l'isolant pris comme repère. Par suite, les reprises habituelles, coûteuses, pour mettre l'extrémité de l'électrode à une cote prédéterminée par rapport à un point de référence de l'isolant, reprises qui sont généralement réalisées par coupe ou meulage, n'ont plus lieu d'être. L'extrémité libre de l'électrode, conformément à l'invention, peut avoir des formes différentes. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 6 et 7, l'extramité 516 de l'électrode 51 est ramenée à un diamètre réduit par l'intermédiaire d'un chanfrein. Cette disposition permet de réduire les dispersions sur le posi:tionnement de l'étincelle d'allumage, dispersions constatées lorsque le sommet de l'électrode est d'un diamètre important. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 8, lté- lectrode 61 possède à son extrémité extérieure au corps isolant 64 une partie discoïdale 617. Cette forme particulière de l'électrode peut-être très avantageuse pour certaines applications, par exemple celles où l'électrode participe à un procédé de détection de la présence de la flamme. L'avantage d'une telle réalisation réside principalement dans le fait que la partie discoïdale 617 est partie intégrante de l'électrode 61, alors que dans les réalisations connues à ce jour, on a généralement recours à une pièce supplémentaire du type rondelle,solidarisée à l'électrode par un moyen approprié, tel que celui représenté à la figure 3. La figure 9 représente en demi-coupe une réalisation selon laquelle, grâce au fait que selon 11 invention l'électrode est de faible hauteur, un composant passif dissipateur d'énergie 76 (par exemple une résistance) est intercalé, lors du montage1 entre l'électrode 71 et le conducteur haute tension 72. Dans cet exemple l'électrode 71 est sertie en 717 sur une extrémité 761 du composant, l'autre extrémité 762 étant raccordée à l'amie 721 pré-dénudée du conducteur haute tension 72 par soudage ou tout autre mcyen éqi- valent. Dans un tel mode de réalisation, l'insertion d'un composant passif de ce type entre le conducteur haute tension et l'électrode a pour but, ainsi qu'il est connu, de réduire le rayonnement électro-magnétique parasite de l'étincelle lors des périodes d'allumage et/ou d'obtenir des étincelles d'allumage de durée prolongée. L'efficacité d'une telle réalisetion sera d'autant plus marquée que le composant sera inséré au plus près de l'étincelle. De plus, le fait de disposer d'une électrode de faible longueur permet de réaliser des bougies d'allumage munies du perfectionnement et restant cependant dans des dimensions habituelles. La figure 10 représente une variante où l'électrode B1 n'est plus raccordée directement au conducteur haute tension 82 mais possède à son extrémité intérieure à l'isolant 84 une partie cylindrique 818, de longueur et diamètre appropriés, apte à recevoir une connection 87 du type clip fixée à l'âme du conducteur haute tension par sertissage. Dans les exemples précédents, les électrodes sont de sections circulaires et peuvent donc être obtenues de façon économique par décolletage automatique, moulage ou frappe à froid. Pour des applications à température peu élevée et en général lorsque l'électrode n'est pas en contact direct et permanent avec la flamme (par exemple allumage par guide d'onde), les électrodes pourront être réalisées en aluminium ou alliage d'aluminium, en Zamack, laiton ou autres matériaux facilement transformables par usinage ou moulage. Pour des applications à température élevée (notamment lorsque l'électrode se trouve dans ou à proximité immédiate de la flamme), les électrodes pourront être réalisées en acier inoxydable. En outre, si le procédé de fabrication et la forme de la partie apparente de l'électrode s'y prêtent, on pourra prévoir sur celle-ci un repère d'identification destiné à faciliter les opérations de production et/ou de montage sur l'appareil d'utilisation. En variante, ce repère pourrait n'être qu'une simple coloration superficielle (obtenue par exemple par coloration anodique ou chimique). Par ailleurs, comme dit précédemment, l'invention est applicable également à la réalisation de dispositifs comportant des électrodes de section non circulaire. De tels modes de réalisation sont illustrés par les figures 11 et 12 qui représentent les ensembles électrode-isolant avant solidarisation. Suivant le mode de réalisation de la bougie représentée figure 11, on distingue ltélectrode conductrice 91, le conducteur haute tension 92 et le corps isolant 94. L'électrode 91 comporte des parties en relief 95, 96, 97, 98, élastiquement déformables, constituées par des lamelles obtenues directement lors de sa fabrication. Les lamelles viennent se bloquer à l'intérieur d'un évidement 93 prévu dans le corps isolant 94. Suivant le mode de réalisation de la bougie représentée figure 12, on distingue l'électrode conductrice 101, le conducteur haute tension 102 et le corps isolant 104. L'électrode 101 comporte des parties en relief 105, 106, 107, 108, élastiquement déformables, constituées par des ergots obtenus directement lors de sa fabrication. Les ergots viennent se bloquer à l'intérieur d'un évidement 103 prévu dans le corps isolant 104. Dans un tel cas, la section de la cavité du corps isolant destinée à recevoir l'électrode peut avantageusement différer d'une section circulaire. De tels modes de réalisation sont particulièrement économiques puisque les électrodes sont obtenues par des procédés tels que découpage, pliage ou emboutissage d'une feuille métallique et peuvent se prêter en outre à une mise en oeuvre largement automatisée à partir, par exemple d'une présentation en bande continue des électrodes à la manière des clips de raccordement électrique. Le procédé de fabrication des électrodes peut inclure la conformation de l'extrémité non apparente de l'électrode, soit pour y créer une languette destinée au raccordement d'un connecteur serti séparément sur le conducteur électrique comme représenté figure 12, soit pour y créer une gorge destinée au sertissage direct du conducteur électrique comme représenté figure 11. il va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits, mais qu'elle en couvre également toutes les-variantes réalisées dans le même esprit. RE\IENDICATi0I\!5 1/ Bougie d'allumage par étincelle pour brûleur à gaz du type comportant une électrode supportée par un corps isolant et dont une extrémité est connectée à un conducteur électrique d'alimentation relié à un générateur de haute tension caractérisée par le fait que l'électrode présente à sa périphérie au moins une partie en relief élastiquement déformable, apte à être encastrée par pression dans un évidement prévu à cet effet dans le corps isolant. 2/ Bougie d'allumage, selon la reventîcation 1 caractérisée par le fait que l'évidement- du corps isolant présente un profil de faible conicité apte à entraîner une déformation progressive de la ou des parties en relief élastiquement déformables de l'électrode pendant l'assemblage. 3/ Bougie d'allumage selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée par le fait qu'au moins une partie élastiquement déformable de l'électrode présente une face en dépouille orientée pour s'opposer à un effort d'arrachement de l'électrode et engendrer sa déformation progressive lors de l'assemblage. 4/ Bougie d'allumage selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que l'électrode présente une symétrie de révolution et en ce que la ou les parties élastiquement déformables comprennent au moins une ailette dont le diamètre est supérieur au diamètre de l'évidement prévu dans le corps isolant dans lequel l'électrode doit âtre fixée. 5/ Bougie d'allumage, selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée par le fait que l'électrode est de section non circulaire et obtenue par découpe, pliage ou estampage d'une bande métallique et qu'elle présente des reliefs constitués de lamelles ou d'ergots. 6/ Bougie d'allumage, sen l'une des revendications 1 à 5, à dispersion réduite du positionnement de l'étincelle, caractérisée par le fait que ltextrêmité apparente de l'électrode présente un profil acéré. 7/ Bougie d'allumage, selon la revendication 4 caractérisée par le fait que l'extrâmité apparente de l'électrode présente un volume discoldal permettant un allumage direct et/ou une détection de présence de flamme. 8/ Bougie d'allumage selon l'une des revendications précédentes caractérisée par le fait que son électrode comporte des moyens permettant son raccordement à un conducteur électrique, la liaison du conducteur avec l'électrode étant obtenu par un sertissage. 9/ Bougie d'allumage, selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée par le fait que l'électrode comporte des moyens propres à recevoir une connection raccordée au conducteur électrique. 10/ Bougie d'allumage, selon l'une des revendications 1 à 8, à rayonnement électro-magnétique parasite réduit et/ou à étincelles d'allumage de durée prolongée, caractérisée par le fait que l'électrode est connectée à un composant passif enfermé à l'intérieur même du corps isolant. 11/ Bougie d'allumage, selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que le corps isolant est obtenu par pressage à sec, la hauteur dudit corps isolant n'excédant pas environ deux fois son diamètre. 12/ Bougie d'allumage, selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait que l'électrode comporte une gravure ou une coloration permettant l'identification de la bougie.