Brevet FR2582179A1 — publié le 19861121

RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publicration: 2 582 179 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL d DE LA PROPRIE-TI INDUSTRIELLE DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N d'enregistrement nationai: 85 07661 PARIS Int CI': H 05 B 3/64. ( DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 ) Date de d épôt: 20 mai 1985 Deandeur(s): Société C* d'Etues et d Recher- ches Mécniques et Autoranetsn - FR. (@ Priorité: @ Inventeur(s): Claudine Grandin-Boussaguet ( Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets à n 47 du 21 novembre 1986. :) Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: ( Tfrulaire(s): Mandataire(s): Claudine Grandil-Boussaguet ( L'invention concerne un dispositif de chauffage électrique de l'air en contact avec rélénent chauffant Il est constitd'un support mince 1 et d'un conducteur s 6 8 chauffant 1 fixé sur les bords du support par façonnage pour former des pinrces 4 assurant un serrant effectif, selon son épaisseur et sa largeur. Cet agencement peut être complété par des encoches en vé 5, à col 6 et des perforations 7 sous les pinces, ayant pour but de parfaire l'immobilisation du conducteur sur le support. Cet agencement peut évoluer en ! d'homogénéiser l'échange thermique. De tels éléments chauffants peuvent être conçus avec plu- 1 2 sieurs conducteurs indépendants imbriqués. 1 Le dispositif selon l'invention est destiné à équiper des convecteurs ou des fours. ui cc1 N6 O Vente des fascicules à r'IMPRIMERIE NATIOALE. 27. rue de la Conv""ent- 75732 PARIS CEDEX 15 82179 Elément chauffant électrique dont le conducteur est solidaire du support par pincement. Le secteur technique de l'invention est celui des dispositifs de chauffage électrique de l'air en contact avec l'élément chauffant par résistance ohmique. Il existe de nombreux modèles d'élément chauffant répondant à cette défini- tion et notamment ceux qui sont construits par enroulement du conducteur autour du support. Pour permettre le chauffage de l'air dans de bonnes conditions, le conducteur chaud doit se trouver le plus possible au sein du flux d'air à chauffer. Il s'en déduit que les contacts avec le support isolant doivent être réduits au -minimum. Dans le cas particulier o le support est une simple plaque, la liaison mécanique est précaire et l'ensemble de l'élément chauffant présente d'importants risques de déformation ou de désunion, ce qui peut entrainer des désordres de fonctionnement ou de sécurité. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients en assurant une contrainte permanente de verrouillage aux points de contact par la seule interaction du conducteur façonné sur le support. Il est constitué d'un support isolant, d'un conducteur chauffant et à chaque extrémité de celui- ci, d'un arrêt permettant de connecter l'élément chauffant à la source électri- que. Le support se présente normalement sous la forme d'une plaque rigide mince. Sa matière doit essentiellement être un isolant électrique conservant ses pro- priétés mécaniques de rigidité à la température d'utilisation. Le conducteur est en principe un fil nu, en alliage métallique inoxydable à chaud, dont les propriétés mécaniques de résistance à la traction et l'élasticité lui permet- te de conserver, à la température d'utilisation, non seulement la forme mais aussi les précontraintes qui lui seront imposées lors de la fabrication pour assurer son verrouillage. Certains conducteurs couramment utilisés dans la fabrication d'éléments électriques chauffants répondent à ces conditions. La section de ces conducteurs est généralement rectangulaire (ruban) mais d'au- tres formes de section sont compatibles avec la présente description. Le conduc- teur est enroulé autour du support de manière à former des lobes ou des épingles de part et d'autre des faces du support. (es épingles ne sont en contact avec le support qu'en bordure de celui-ci par un pliage du conducteur formant une pince serrant le support daàns son épaissaur. C'est principalement la partie épingle éloignée du support qui sera le siège des échanges thermiques de convec- tion. La partie pince sera aussi réduite que possible pour limiter l'échauffe- ment du support, et améliorer le rendement d'échange, mais elle devra conserver les qualités de la fonction de solidarisation du conducteur avec le support. La forme de pince seule est insuffisante pour assurer la solidarisation du con- ducteur au support. Pour parfaire cette fixation le fil sera contraint pour as- surer un serrage de la pince selon l'épaisseur du support. Cette force de ser- rage est obtenue lors de la fabrication par la mise en flexion élastique de la branche d'épingle adjacente à la pince. Le pincement du support, selon l'épaisseur, oppose aux mouvements du con- ducteur, dans la zone de pincement et dans le plan du support, la réaction dûe au frottement de celui-ci sur le support. Il oppose aux mouvements du conducteur, dans la zone de pincement, selon la normale au plan du support, une réaction pouvant atteindre la force de serrage. Le sommet de l'épingle sera plié pour que les branches forment au repos un angle plus faible que l'ouverture de l'épingle en place. Ceci va provoquer la mise en flexion élastique des deux branches d'épingles adjacentes au sommet. Cette flexion va induire, dans chacune des pinces enchassant le support une force tendant à rapprocher Ies deux pinces l'une vers l'autre. Ainsi le support est serré transversalement. Ce pincement transversal du support oppose aux mouvements du conducteur dans la zone des pinces et dans le plan du support, une réaction pouvant atteindre la force de serrage latérale, s'ajoutant à la réaction de frottement définie plus haut. Comme le conducteur a une forme pouvant s'apparenter à une hélice, on peut - considérer qu'une spire prise isolemment, est attachée au support selon trois points formant un triangle situé dans le plan du support. Ainsi considérée, une spire forme un système stable dont la déformation est liée à la rigidité des épingles indépendamment des points d'attaches. C'est cette condition de rigidi- té propre aux épingles qui limite les débattements angulaires du système. En cas de rupture du conducteur chauffant pour des raisons internes à celui-ci (ce qui exclus toute cause mécanique extérieure engendrant une déformation géométrique importante) la conformation du conducteur tend à provoquer, par dissymétrie des efforts, un serrage de l'épingle après rupture. Le conducteur rompu ne tend pas à diverger de la forme donnée à la partie chauffante. Selon une forme de réalisation le support peut présenter des encoches laté- rales en vé au fond desquelles sont implantôs les pinces formées par le conduc- teur enserrant le support. Le bord latéral des encoches immobilise totalement le conducteur dans le sens longitudinal du support. Cet effet s'ajoute à la réac- tion de frottement définie plus haut. Le maintient du conducteur au fond d'en- coche est assuré par le pincement latéral du support par le conducteur lui-même. L'encoche pourra présenter une forme plus complexe avec en plus un col d'entrée afin qu'en cas de rupture du conducteur le fil reste prisonnier dans ses passages ce qui augmente la sécurité du dispositif. Selon une autre forme de réalisation compatible avec les précédentes, le support peut être perforé sous le pli du conducteur limitant la partie pince de la partie épingle. Ce pli sera mené de telle manière qu'il pénètre partielle- ment dans le trou. Ainsi les deux parties de la pince, de part et d'autre du support, pénètreront dans la même perforation. Cette configuration ajoute un obstable aux déplacements du conducteur selon le plan du support. Selon une autre forme de réalisation compatible avec les précédentes, le sommet de chaque épingle peut évoluer dans le plan de l'épingle. Cette possi- bilité de distribuer diversement la conformation des épingles permet de rédui- re la concentration thermique, de favoriser l'échange avec l'air et aussi rédui- re la température du conducteur. Selon une autre forme de réalisation compatible avec les précédentes, il est possible de varier le pas de fixation des épingles. Ceci permet éventuelle- ment de corriger le manque d'homogénéité d'échange thermique de convection selon la distribution du flux d'air. Selon une autre forme de réalisation compatible avec les précédentes, il est possible d'implanter deux conducteurs sur le même support, notamment en les imbriquant l'un dans l'autre. Selon une autre forme de réalisation compatible avec les précédentes, il est possible d'assurer les'points d'ancrage des pinces avec sur chacun une goutte de colle résistante à la chaleur (type colle ciment céramique). La figure 1 représente, en vue perspective, le dispositif selon l'invention. La figure 2 et 3 représentent, en coupe transversale, le détail des pinces. La figure 4 et 5 représentent, en coupe transversale, le détail d'une épingle. La figure 6 représente, en coupe transversale, une spire complète. La figure 7 représente, en vue perspective, une spire complète. 82179 La figure 8, représente, en vue élévation partielle, une encoche en vé. La figure 9 représente, en vue élévation partielle, une encoche en vé avec col. La figure 10 représente, en coupe transversale partielle, le détail d'une pince avec perforation du support. La figure 11 représente, en coupe transversale, une figuration d'une dispositon évolutive des épingles. La figure 12 représente, en perspective, une figuration d'une disposition a pas variable des points de fixation du conducteur au support. Le dispositif présenté sur la figure 1 comporte un support (1) de forme rec- tangulaire, mince et rigide, un conducteur (2) dont la section s'apparente à un ruban, enroulé autour du support et formant de part et d'autre du support (1) des lobes en forme d'épingle (3) maintenus au support par un pliage du conduc- teur formant pince (4). La figure 2 montre le détail de la pince à l'état repos (sans effort de pincement) au moment de la formation du pli (5). Puis la figure 3 montre le détail de la pince en état de serrage après flexion de la branche d'épingle ad- jacente. La pince serre le support selon les forces figurées par les flèches 6. La figure 4 montre le détail du sommet d'épingle à l'état repos, sans effort de serrage transversal au moment de la formation du pli (7). Puis la figure 5 montre le détail de l'épingle en état de serrage après flexion des branches de l'épingle. Les "fonds" de pinces serrent transversalement le support selon les forces figurées par les flèches (8). La figure 6 montre une spire complète, avec figuration des moments (9) provoquant l'effort de serrage (6) des pinces et des moments (10) provoquant l'effort de serrage transversal (8) des fonds de pinces sur le support. La figure 7 illustre le triangle de stabilité d'une spire considéré isolem- ment. Le triangle est formé par les points d'attache au support en a, b, et c. Ce triangle étant normalement indéformable, la déformation selon un angle (B) considéré autour de la forme initiale selon le tracé pointillé (11) n'est possible que par la déformation du conducteur. Cette déformation est liée à la rigidité du matériau, aux dimensions de la section du conducteur et aux élance- ments de l'épingle. Cette déformation ne peut être engendrée que par des effets d'accélération dûs à des vibrations ou des chocs agissant sur la masse de l'é- pingle ou aux effets aérodynamiques du flux d'air traversant la zone de chauffe. c 82179 La figure 8 représente le détail de la variante constituée d'encoches en vé immobilisant totalement le conducteur dans le sens (12, 12') sous l'effet de l'effort (8) défini ci-dessus. La figure 9 représente le détail de la variante d'une fente en vé avec un col d'entrée (13) limitant les possibilités de désorganisation du conducteur en cas de système. La figure 10 représente le détail de la variante constituée d'une perfora- tion (14) sous les plis (15 et 15') formée par le conducteur entre la partie pince (4) et la partie épingle (3 et 3'). Ce pli (15,15') pénètre partiellement dans la perforation, créant ainsi un obstacle à tout déplacement selon le plan du support (1). La figure ll représente une possibilité de faire évoluer les sommets (7) des épingles (3) constituant un élément chauffant. La figure 12 représente une possibilité de faire varier le pas des pinces de fixation (4) des épingles (3) d'un élément chauffant. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à équiper des convecteurs de chauffage électrique destinés aux locaux habités à usage domesti- que ou industriel, à équiper des fours de séchage ou de cuisson par convection gazeuse ou éventuellement par radiation, à équiper des réchauffeurs de gaz d'usa- ge domestique (sèche-cheveux, etc...) ou industriel. Cette liste n'est pas limi- tative et n'exclu en rien la possibilité par exemple de chauffer des liquides s'il n'y a pas d'incompatibilité fonctionnelle. 8 2 1 79 REVENDICATIONS 1) Dispositif de chauffage électrique de l'air constitué d'un support iso- lant (1) plat et d'un conducteur (2) chauffant, façonné sur le support (fig. 1) caractérisé en ce que le conducteur forme des pinces (4) en bordure du support (fig.2) exerçant un serrage (6) selon l'épaisseur, par mise en contrainte des pinces lors de la fabrication (fig.3), en ce que le conducteur forme des épin- gles (3) de part et d'autre du support (fig.4) éxerçant un serrage (8) de celui- ci selon la largeur par mise en contrainte des épingles lors de la fabrication (fig.5). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par des encoches laté- rales en bordure du support (fig.8) dont les flancs obliques interdisent tout mouvement (12,12') du conducteur maintenu par l'effort (8). 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les encoches (fig.9) possédant un col d'entrée (13) afin qu'en cas de rupture du conducteur celui-ci puisse rester en place. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par la présence d'une perforation (fig.10) située sous les plis (15) limitant chaque pince (4) avec les branches d'épingles (3) adjacentes. Les plis seront façonnés de telle sorte qu'ils s'engagent partiellement dans la perforation. Cette conformation faisant obstacle à tout déplacement (15) selon le plan du support (1). 5) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par la possibilité de faire évoluer la conformation des épingles (fig.11) pour faciliter les échanges thermiques par-convection et rayonnement et de ce fait pour réduire et homogénéi- ser la température du conducteur. 6) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par la possibilité de varier la valeur du pas des pinces solidarisant le conducteur sur le support (fig.12) afin de corriger éventuellement le manque d'homogénéité de température du flux d'air selon sa distribution à travers la zone chauffante. 7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par la possibilité de réaliser des éléments chauffants constitués par plusieurs conducteurs indépendants dont les spires peuvent être imbriquées les unes dans les autres sans se:toucher. 8) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par la possibilité d'assurer les points d'ancrage avec sur chacun une goutte de colle résistante à la chaleur. 82179 1/3 //3 sm / FIG.4 FIG.2 6lé FIG.5 IFIG.3'8 8 ' FIG.3- l\ tI 8 SDiA T Oi A-4s -!T'T 6-91 6Xg6 OCOL 9 t9 9 o01 61LZ9 '1: S-- 82179 3/3 G: ---- FIG. 11