Brevet FR2469669A1 — publié le 19810522

La présente invention est relative à un dispositif aaodulaire de chauffage, à réaction chimicue ooFprenant un corps en matériau léger et constituant un volant termi- que tel que du plâtre, un boîtier en contact avec ledit corps, un mélange de poudres d'oxyde métallique et de réducteur placé dans ledit boîtier et un élément d'allumage de la réaction chimique entre lesdits produits en poudre, cet élément d'allumage s'étendant depuis l'inte- rieur du boîtier jusqu'à l'extérieur du dispositif de chauffage. On connait un dispositif de chauffage dans lequel l'enceinte métallique contenant le mélange de poudres d'oxyde métallique et de réducteur s 'étend sensiblement sur toute la surface située en dessous du fond de l'objet à chauffer. Or, cette disposition qui, en principe doit assurer une bonne répartition de la chaleur dégagée à l'intérieur de l'enceinte métallique, présente toutefois l'inconvénient de ne pas garantir que tous les produits en poudre placés dans l'enceinte réagissent entre eux, et par suite, la présence d'imbrûlées limite le dégagement total de chaleur disponible. La présente invention vise précisément à amé- liorer la production et le transfert de chaleur opérés à partir du dispositif de chauffage du type défini ci-dessus et à constituer un système de faible volume adaptable à des ensembles à chauffer très divers et notamment associable à des objets de faible volume tels que des boîtes de conserves. L'invention vise encore à permettre la réalisation d'un dispositif peu motteux et facile à réaliser. Ces buts sont atteints grâce à un dispositif de chauffage tel que défini au début, dans lequel, conformément à l'invention, le boîtier définit une enceinte dont la section est très sensiblement inférieure à la section de l'objet à chauffer et comprend une première pièce en forme de creuset de faible section surmontée d'une deuxième pièce métallique en forme de plaque chauffante dont la surface est sensiblement égale à la surface du fond de l'objet à chauffer et qui repose sur le rebord supérieur du creuset. Ainsi, la réaction chimique exothermique est confinée dans un volume restreint et la réaction qui se propage vers le bas peut etre complète. Par ailleurs, les transferts de chaleur sont améliorés dans la mesure où une plaque chauffante peut répartir la chaleur -sur tout le fond de l'objet à chauffer. De façon avantageuse, la plaque chauffante comprend plusieurs fentes radiales ménagées dans la partie de la plaque qui n'est pas en contact avec le creuset. Selon une caractéristique particulière de la présente invention, le creuset repose dans une empreinte ménagée dans le corps en plâtre et un espace libre est prévu entre le corps en plâtre et la plaque chauffante. Selon une autre caractéristique de la présente invention un isolant tel que de la laine de verre ou de la laine de roche est disposé en dessous et autour du corps en platre et un boîtier extérieur protecteur entoure ledit isolant, se prolonge jusqu'au niveau de la plaque chauffante et comprend des moyens de réception et de fixation du rebord extérieur de l'objet à chauffeur, La plaque chauffante peut comprendre des pattes ou griffes à sa périphérie pour assurer un ancrage de la plaque dans l'isolant thermique qui entoure le corps en plâtre, De préférence, le creuset métallique en acier présente la forme d'un chapeau haut de forme renversé et comprend un rebord supérieur annulaire plan maintenu en contact avec la plaque chauffante par une action de. rap- pel élastique exercée par l';;sqlant comprimé et transmise par l'intermédiaire du corps en plate, D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui fait suite de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés uniquement à titre d'exemples, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un exemple de dispositif de chauffage selon l'invention, vu suivant la ligne I-I de la figure 2, - la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de chauffage de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe axiale du dispositif de la figure 1 après allumage du mélange de poudres, et - la figure 4 est une vue en perspective du creuset 4 des figures 9 à 3. Si l'on se reporte à la figure B, on voit en pointillés un objet 2 tel qutune boSte de conserve comportant un fond 2a avec une partie centrale 2b, des ondulations en saillie 2c et un rebord extérieur 2d. Le rebord extérieur inférieur 2d de la boite 2 repose sur le rebord supérieur 13 d'un boîtier extérieur 10 par exemple en fer blanc, d'un dispositif de chauffage 1. Le rebord 2d de la boîte 2 peut être retenu par des rabats 11 du boîtier extérieur 10 mais est de préférence rendu pleinement solidaire du carter 10, par exemple par sertissage. Le dispositif de chauffage proprement dit comprend un boîtier métallique intérieur composite 4, 14 for mé d'une part, par un creuset en acier 4 de section très inférieure à la section totale du dispositif de chauffage 1, et, d'autre part, par une plaque chauffante également en acier, qui repose Sur le creuset 4 et s'étend sensiblement sur toute la section du dispositif de chauffage 1, dont le carter cylindrique 10 présente un diamètre ex térieur équivalent au diamètre de la boite cylindrique 2 à chauffer. Le creuset 4 (figure 4) présente un rebord su périeur annulaire plan 41 qui porte sur la face inférieu- re de la partie centrale 141 de la plaque chauffante 14. Une charge 5 comprenant un mélange de poudres d'oxyde métallique et de réducteur contenu dans un sachet 51 en matière plastique, est disposée dans le creuset 4 sans remplir entièrement l'espace libre à l'intérieur du creuset. Un élément d'allumage 6 préinsér dans la charge 5 débouche du creuset 4 en passant par une fente 42 formée dans le creuset, s'étend jusqu'S l'exterieur du dispositif 1 en passant par un canal 9 et présente une extrémité recouverte par une bande protectrice 7. Le mélange de poudres peut être constitué par un mélange stoechiométrique de poudres d'oxyde ferreux Fez03 et d'aluminium A12 tandis que l'élément d'allumage 6 peut être constitué par un ruban de magnésium recouvert d'oxyde de baryum, ou par une mèche pyrotechnique. La plaque chauffante 14 formant radiateur s'étend sous la majeure partie du fond 2a de la boite 2 et présente des ondulations destinées a épouser la forme du fond 2a de la boite à chauffer. Ainsi, la partie annulaire 142 de la plaque 14 est un peu en retrait pour correspondre aux cannelures 2c du fond 2a tandis que la partie centrale 141 de la plaque 14 peut venir porter sur la partie centrale 2b du fond 2a. Comme on peut le voir sur la figure 2, des lumières allongées 144 radiales sont formées dans la plaque 14 dans la partie extérieure a la zone sur laquelle porte le rebord 41 du creuset 4. Les lumières 144 ont pour but de permettre une dilatation régulière de la plaque 14 lors du chauffage (figure 3). La plaque 14 peut en effet se gonfler en forme de dôme sans se bosseler et assurer un transfert optimum de chaleur au fond 2a de la boite métallique 2. La plaque 14 est.avantageusement réalisée par emboutissage et la réalisation des fentes 144 peut permettre de former des griffes ou pattes 143 avec la matière enlevée pour former les lumières radiales 144. Les griffes 143 peuvent alors servir d'élément d'ancrage de la plaque 14 dans de la matière isolante, telle que de la laine de roche, qui entoure a distance le creuset 4 et assure l'isolement thermique du carter extérieur 10. Le creuset 4 repose sur une empreinte 31 formée dans une embase 3 en un matériau a la fois léger et capable de constituer un volant thermique. Le platre constitue une matière particulièrement appropriée pour réaliser une régularisation du transfert de chaleur effectuée à la fois par convection dans l'espace libre ménagé entre l'embase en platre 3 et la plaque radiateur 14, et par conduction par l'intermédiaire des parois du creuset 14 et de sa collerette supérieure 41 qui porte en permanence sur la plaque 14. En effet, le matériau isolant 10 est comprimé de manière à exercer une force de rappel élastique ten- dant à maintenir l'embase 3 et le creuset 4 plaqués contre la plaque 14, même lorsque celle-ci se déforme sous l'action de la chaleur. La paroi interne 12 de la partie supérieure du boîtier extérieur en contact avec l'objet a chauffer est recouverue d'une peinture ou d'un vernis isolant, tel qu'une résine époxy, si bien que lors du sertissage le pont thermique qui pourrait en résulter est annulé par la présence de cette peinture, On notera que le creuset 4 porte contre la plaque 14 sans être soudé à celle-ci. Le rebord supérieur 41 peut présenter une épaisseur de l'ordre de 3 à 5 mm Le diamitre extérieur du creuset est lui-même de préférence compris entre environ lglOe et 4/10e du diamètre du fond de la boite à chRuferç La présence d'un creuset relatlvement haut et Xtroitf en forme de chapeau haut de forme renversé, permet de conserver dans le fond du creuset, lors de la réaction, un culot de corindon de densité élevée à forte température qui entretient le chauffage et garantit que la réaction sera complète, En effet, le corindon, plus dense que les autres produits de la réaction a tendance à descendre au fond du creuset et, par sa température élevée, entretient la réaction, Naturellement, l'oxyde ferreux et l'aluminium peuvent être remplacés par d'autres mélanges en poudre produisant une réaction exothermique similaire4 A titre d'exemple, un mélange du type décrit ci-dessus réalisé sous la forme d'une charge de 15 a 20g permet de porter la température du contenu liquide d'une boite de conserves 2 d'environ 250cm3 à 480 en 3 mn et de maintenir cette température pendant environ 20son. La température du creuset reste inférieure à environ 10O00C et celle du radiateur inférieure à environ 6000C. On notera que la présence de laine de roche formant ressort et imbibée d'air absorbe les petites fuites et empêche un dégagement de chaleur trop important vers l'extérieur. Toutefois, une chambre de décompression pourrait également être ménagée sous l'embase en platre. Selon une variante de réalisation, le creuset 4 est non pas métallique, mais réalisé à partir d'une pâte alumino-thermique à base de sable, ce qui ralentit la vitesse de réaction. Un plâtre au sable pourrait en outre être utilisé pour réaliser l'embase 3. L'embase 3 peut présenter une surface supérieure plane, avec la seule empreinte 31 destinée à recevoir le creuset 4, Toutefois, selon un mode de réalisation avantageux représenté sur les figures 1 et 3, la face supérieure 32 de l'embase 3 peut être concave, et de prBfé- rence en forme de coupole sphér';Lque, afin de mieux réfléchir la chaleur produite par rayonnement par le creuset métallique 4 porté au rouge lors de la réaction, Ainsi, toute la chaleur produite par rayonnement est bien concentrée sur la plaque radiateur 14. Le dispositif de chauffage selon l'invention, qui est avantageusement associé à un récipient du type boîte de conserve et fixé à celui-ci par sertissage peut aussi tout simplement constituer une chaufferette indépendante de l'objet à chauffer. Les applications du dispositif de chauffage modulaire selon l'invention sont d'ailleurs multiples et concernent avantageusement le réchauffage de corps a porter à une température comprise entre environ 40 et 600C, Ainsi, le dispositif selon l'invention peut être utilisé en combinaison avec des plaques chauffantes pour assurer par exemple le préchauffage du béton. REVENDICATIONS 1.- Dispositif modulaire de chauffage, à réaction chimique comprenant un corps en matériau léger et constituant un yolant thermique tel que du plâtre, un boîtier en contact avec ledit corps, un mélange de poudres d'oxyde métallique et de réducteur placé dans ledit bottier et un élément d'allumage de la réaction-chimique entre lesdits produits en poudre, cet élément d'allumage s'étendant depuis l'intérieur du boîtier jusqu'à l'extérieur du dispositif de chauffage, caractérisé en ce que le boîtier définit une enceinte dont la section est très sensiblement inférieure a. la section de l-'objet à chauffer et prend une première pièce en forme de creuset de faible section suritntée d'une deuxibm piece métallique en forte de plaque chauffante dont la surface est sensiblement égale à la surface du fond de L'obiet a chauffer et qui repose sur le rebord supérieur du creuset. 2.- Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque chauffante comprend plusieurs fentes radiales ménagées dans la partie de la plaque qui n'est pas en contact avec le creuset. 3.- Dispositif de chauffage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le creuset repose dans une empreinte ménagée dans le corps en platre et en ce qu'un espace libre est prévu entre le corps en plâtre et plaque chauffante. 4.- Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérise en ce qu'un isolant tel que de la laine de verre est disposé en dessous et autour du corps en plâtre et en ce qu'un boîtier extérieur protecteur entoure ledit isolant, se prolonge jusqu'au niveau de la plaque chauffante et comprend des moyens de réception et de fixation du rebord extérieur de l'objet a chauffer, 5.- Dispositif de chauffage selon la revendication 2 et la revendication 4, caractérisé en ce que la plaque chauffante comprend des pattes ou griffes à sa périphérie pour assurer un ancrage de la plaque dans l'isolant qui entoure le corps en platre. 6.- Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le creuset métallique en acier présente la forme dsun chapeau haut de forme renversé et comprend un rebord supérieur annulaire plan maintenu en contact avec la plaque chauffante par une action de rappel élastique exercée par l'isolant comprimé et transmise par l'intermédiaire du corps en plâtre. 7. - Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que la paroi interne de la partie supérieure du boîtier extérieur en contact avec l'objet à chauffer est recouverte d'une peinture ou d'un vernis isolant. 8.- Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le creuset est fendu pour permettre le passage dudit élément d'allumage et en ce que lesdits produits en poudre sont contenus dans un sachet en matière plastique disposé dans le creuset et n'occupant qu'une partie du volume disponible à l'intérieur dudit creuset. 9.- Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la plaque chauffante en acier présente des ondulations des tinées a épouser la forme du fond d'un objet à chauffer. 1 Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le mélange de poudres comprend un mélange stoechiométrique de poudres d'oxyde ferreux Fe203 et d'aluminium A12, et en ce que l'élément d'allumage comprend un ruban de magnésium recouvert d'oxyde de baryum ou une mèche pyrotechni que 11.- Dispositif de chauffage selon la revendi cation 6, caractérisé en ce que la face supérieure de l'embase en platre présente une surface concave en forme de coupole pour concentrer la chaleur irradiée par le creuset sur la plaque chauffante, 12.- Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, et 7 à 10, caractérisé en ce que le creuset est réalisé à partir d'une pate alumino-thermique.