Brevet FR2497434A1 — publié le 19820702

-.. La présente invention concerne une bougie de réchauf- rage perfectionnée en céramique dans laquelle un élément résistance de, chau fa est encastré dans une céramique, laquelle est de préférence principalement constituée de nitrure de silicium (SiN).! Il a déjà été proposé par les demanderesses de former -J un É!ément chauffant en céramique de la manière présentée sur les figures ia), i(h), 2(a) et 2(b), o des éléments résistances de i chauffage 2 et 3 constitués d'un fil ou d'une plaque mince en dents de peigne fabriqués en un métal à point de fusion élevé comme le tungstène, le molybdè:ne, etc. sont encastrés dans une céramique, laque.le est de préférence une céramique ne contenant pas d'oxyde tel que SiN. Toutefois, cet élément chauffant est construit de façon que la partie en dents de peigne, c'est-à-dire la partie génératrice de chaleur des éléments résistances de chauffage 2 et 3, est incluse dans un plan sensiblement plat et l'élément résistance de chauffage est encastré dans l'élément en céramique 1, un courant électrique étant admis à circuler à partir de l'une ou l'autre des extrémités de l'élément résistance de chauffage 2 ou 3. Ainsi, si l'élément résistance de chauffage 2 ou 3 fabriqué d'un fil ou d'une plaque mince est rapidement porté à 1000 C environ par suite de l'application'du courant électrique, la contrainte provoquée par le choc thermique ou la différence de dilatation thermique se concentre dans uneseule direction de la céramique de SiN. Par conséquent, il se produit une craquelure ou une cas.-ô sure dans l'élément I de céramique de SiN contenant l'élément résis- tance de chauffage 2 ou 3, ce qui conduit à l'endomîagement de l'élément chauffant.] Relativement aux défauts notés ci-dessus propres à la tachnique antérieure, un but de l'invention est de proposer un élément,, c:auitant en c(ramique moins susceptible d'être endommagé par des - i;'oc:; thermiques., En résume, ce but est réalisé selon l'invention par un Jtéenc chauffant en céramique dans lequel l'élément de chauffage encastré a une forme sensiblement tridimensionnelle. ' On but de l'invention est de proposer une bougie de: chauffage en céramique qui surmonte le défaut noté ci-dessus et possèd$e d'excellentes propriétés de durabilité et de fiabilité. - ?-. -t 7434 Ern risu:-é, ce but est atteinc selon l:invention par l'encastrement d'une bbinn d'mU nwtériau résistant à la chaleur, conm.me le tungst{ne ou un matériau analogue, dans une bougie de cérarmique qui est de préférence une céramique ne contenant pas d'oxyde, une céramique A. ;ase:e nilrm'e t'ax6 de ia bobine. La descrip-ion suivante, ccrçue titire d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure c-mpréhensiol de ses carac- téristîqLues et avantages; elle s'appuie sur l.s deasins annexés; parmi !esquels.: - les figures 1(a) et l(b).cntrent un dlément résistance de chaaiffage et un flérient: chauffant en eéramique de la technique antérieure - les figures 2(a} et 2(b) montrent un autre lément de chauffage et un autre éléient chauffanrt en céramique de la technique antérieure; - les figures 3(a 3(c) o,nritrent diverses configura- tions d'éléments de chauffage tilise avec un élément chauffant en céramique selon l'invention; - la figure 4 est une vue en perspective fragmentaire montrant l'élminent chauffant en céramique selon l'invention - la figure 5 est une vue en coupe longitudinaie montrant un autre mode de réa!isa2tion d'une bougie de réchauffage en céramique selon l inventicn; la figure 6 esL une vue partieilement agrandie de la bougie, ie réchauffage présentée sur la figure; - la figure ? est une vue de face de la bougie de rechauffage présenree -ur! a. igu:' e 5; et - la iigue 8 e.: ufe vue iat.ra!e partielle permettant d'iUi.us:rer!:ini_.nai: de t. i::r,. crlv.enunt 'a source e chaleur de la uou>ie u,- rchaufage. Connroe on --el ie, r sur 1s figures 3a), 33 et 3(c), des eenellts 4, 5 et 6 ccostituant dce rés taicei de chauffage sont 33 faits iun fil nu d:une lig:e en laque mince d'un métai à poinlt de fusion p.evé pr.sentant la forrie d'un= Lobine:, 'une spirale. L'appra- renee -;:u.ue de l',.:nan. dhauffant est cel.e d'un f (figure 3(ai), une iorne -.,',c ret:,:ir (Ligure 3i r, OU une ? r:e ci' ndrique. L' é,In:ent 4 résistance de chauffage est encastré dans l'élément 1 en céramique de SiN ainsi que cela est montré sur la figure 4 de manière partielle et fragmentaire. Des bornes (non représentées) sont prévues de manière appropriée aux extrémités de l'élément résistance de chauffage. Avec une telle structure pour les éléments 4, 5 et 6 résistances de chauffage, puisque les parties génératrices de chaleur ne sont pas contenues dans un plan sensiblement plat, il est possible d'empÈcher qu'une contrainte thermique ne s'exerce que dans une seule direction. Par conséquent, avec l'élément 1 en céramique de SiN conte- nant les éléments de chauffage 4, 5 et 6, il est sensiblement possible d'empêcher la formation d'une craquelure ou d'une cassure. L'élément en céramique l est conçu pour produire de la chaleur à une température élevée avec une grande fiabilité et une longue durée de service. Sur les figures 5 à 8, le numéro de référence lI désigne une bougie deréciauffage possédant un corps 12 formant une gaine et doté à son extrémité antérieure d'un élément 14 générateur de chaleur constitué d'une céramique comme, par exemple, une céramique ne conte-. nant pas d'oxyde, une céramique à base de nitrure, une céramique de SiC, etc. Dans l'élément 14 générateur de chaleur, dles fils conducteurs 15 et 16 sont orientés parallèlement à un axe longitudinal de l'élément générateur de chaleur depuis l'arrière de l'élément 14 générateur de chaleur. Un élément 17 constituant une source de chaleur est connecté par liaison de compression à cnaud, ou par un moyen analogue, à des parties terminales antérieures 51 et 61 des fils conducteurs 15 et 16, et est encastré dans une forme approximative de U le long de l'axe longitudinal de l'élément générateur de chaleur. Il est préférable de constituer l'élément source de chaleur en un matériau ayant d'excel- lentes caractéristiques de résistance à la chaleur, comme le tungstène ou un matériau équivalent. L'une ou l'autre extrémité des fils conducteurs 15 et 3 décrits ci-dessus est électriquement connectée par l'intermédiaire s un fil souple 18 à une électrode centrale 19, laquelle est couplée à l'électrode positive d'une batterie (non représentée) par exemple. L'autre fil conducteur 16 est relié à la masse de la gaine 12 par l'intermédiaire d'un tube de protection 13. Si la bobine est enroulée de manière trop serrée, les forces de compression apparaissant lors du pressage à chaud ou du frittage effectués dans le processus de fabrication peuvent amener différentes parties de la bobine à entrer en contact mutuel. Ainsi, il est préférable, pour la bougie de réchauffage selon l'invention que l'angle de bobinage, que l'on désignera dans cette description comme étant l'angle, présente, lorsqu'on l'observe de côté, une valeur ne dépassant pas 600 entre sa partie centrale et une ligne parallèle à l'axe de la bobine. Ceci est illustré sur la figure 8. En d'autres termes, on accroit de préférence le pas de la bobine afin d'empêcher qu'elle ne soit endommagée pendant le pressage à chaud. De plus, si la bobine est enroulée de manière trop serrée, les forces de compression apparaissant pendant le pressage à chaud, qui s'exerce dans le sens des flèches de la figure 8, rencon- treront une résistance notable à la compression de la bobine alors que la résistance à la compression d'autres parties de la bougie sera moindre. Ceci peut entraîner une compression inégale de la céramique, ce qui peut entraîner une compression inégale de la céramique, des craquelures ou d'autres dommages. On peut également éviter cela en maintenant l'angle de la bobine h 60 ou moins. Lorsque l'on place la bobine de réchauffage 11 ainsi conçue dans un moteur Didsel pour faire démarrer le moteur, et qu'un courant électrique est appliqué à la bougie de réchauffage pour faire rapidement chauffer le moteur, puisque l'élément 17 source de chaleur se présente sous forme de bobinage, l'intérieur de l'élément 14 générateur de chaleur s'échauffe de manière sensiblement uniforme. Ainsi, le défaut indiqué ci-dessus qui est inhérent à la technique antérieure et qui produit une contrainte thermique par échauffement non uniforme est sensiblement éliminé, ce qui empoche d'endommager l'élément 14 générateur de chaleur. De plus, l'élément 17 source de chaleur est bobiné de manière à faire un angle de 60 ou moins ainsi que cela a été décrit ci-dessus, si bien que la densité de la céramique de l'élément 14 générateur de chaleur est uniforme dans la direction de compression. Ainsi, la résistance mécanique de l'élément 14 générateur de chaleur est renforcée et, dans le same temps, la durée d'utilisation de la bobine de réchauffage peut Etre accrue. C'est pourquoi, selon l'invention, il est possible de stabiliser les propriétés d'accroissement de chaleur de l'élément générateur de chaleur pendant le chauffage et, dans le mame temps, 2497434 - : on augmente la durabilité et la fiabilité de la bougie de réchauffage en céramique par une amélioration de la résistance mécanique de la céramique qui est due à la densité uniforme de la céramique.: Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,,?, à partir de la bougie de réchauffage dont la description v i e n t d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'inven-:-- tion. f . REVENDI CArTONS i. Bougie de réchauffage en céramique possédant un élément chauffant (1) en céramique, caractérisée ence qu'elle ainprend un conducteur (4; 5; 6) en forme de bobine encastré dans un matériau de céramique, ledit conducteur étant bobiné suivant une fo:me tridimensionnelle. 2. Bougie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bobine est une bobine spiraie (4; 5). 3. Bougie selon ia revendication 2, caractérisée en ce que la bobine est en forme de U (4). 4. Bougie selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bobine est une bobine spirale (5) ayant une première et une deuxième extrémité, le conducteur partant d'une extrémité pour revenir par le centre de la bobine de sorte que les deux extrémités du conducteur se trouvent du mtme. côté de la bobine, 5. Bougie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le conducteur (6) suit un trajet qui ondule suivant une première dimension et forme sensiblement un cylindre dont l'axe est sensiblement parallèle à ladite dimension d'ondulation. 6. Bougie de réchauffage en céramique du type possédant un élément source de chaleur en métal contenu à l'intérieur d'un élément générateur de chaleur en céramique, caractérisée en ce que l'élément (17) source de chaleur comprend une bobine de métal dont l'angle de bobinage ne dépasse pas 60 sensiblement, la bobine ayant une configuration sensiblement en forme de U et étant encastrée dans l'élément (14) générateur de chaleur en céramique. 7. Bougie selon la revendication 1 ou 6, caractérisée en ce que le matériau de céramique est une céramique ne contenant pas d 'oxyde. 8. Bougie selon la revendication 1 ou 7, caractérisée en ce que le matériau de céramique est une céramique à base de nitrure. 9. Bougie selon la revendication 1 ou 8, caractérisée en ce que le matériau de céramique e t Si-N. Li. Bougie selon la revendication 1 ou., caractérisée en ce que la céramique est SiC.