Brevet FR2595982A1 — publié le 19870925

La présente invention concerne un chauffe-eau é iec- trique et son procédé de fabrication. Parmi les générateurs doleau chaude ie chauffe-eau électrique est celui qui est le plus en faveur auprès du public. nn a-pprécie en effet sa simplicité de pose et d'emploi et sa bonne régulation et par conséquent sa fabrication s'est très largement développée. Les chauffe-eau électriques ciassiques connus ac tuellement ont une enveloppe formée de quatre couches successives. L'intérieur d'un tel chauffe-eau comporte une cuve en acier relativement épaisse qui forme étanchéité à l'eau et assure une résistance à la pression. Cette cuve est habituellement réalisée par l'assemblage de deux fonds et d'une virole obtenue par roulage d'une tôle et soudure longitudinale. A l'intérieur de cette cuve est placée une couche de protection contre la corrosion, laquelle est réaiisée par un émail à chaud ou un ciment à froid ou encore une pulvérisa- tion de matière plastique du genre de celie connue sous le nom de "RILSAN".A l'extérieur de la cuve est disposée une couche d'isolant formée, ie plus souvent, d'une mousse de matière plastique injectée. Enfin cet ensemble est recouvert d'une jacquette extérieure en acier mince peinte. Un tel appareii présente un certain nombre d' incon- vénients. En premier lieu le récipient métallique interne, malgré la protection réalisée le plus souvent par émaillage, est fragile en présence d'eau agressive et se trouve souvent percé par corrosion. Par aiileurs l'enveloppe externe, en ttle mince est fraqile aux chocs et présente souvent des défauts d'aspect. Enfin la présence de deux enveloppes mé taliiques superposées conduit 9 un prix de revient qui pourrait être diminué. Depuis de nombreuses années, diverses solutions ont té cherchées h ce problème. L'une d'elles a fait l'objet de nombreux brevets, sans que des réalisations correspondantes aient réussi è s'imposer. Elle consiste à réaliser le chauffe-eau en partant d'une bouteille interne en matière piastique totalement inoxydable. Cette bouteille est entourée d'une couche de mousse isolante, en qénérai mousse de polyu méthane. L'ensemble est enferme' dans un récipient métallique extérieur, en tôle épaisse, qui a seulement 9 résister aux efforts de pression mais qui n'est pas soumis aux risques de corrosion. Des appareils de ce type ont été décrits, par exemple, dans les brevets rH-A-121 759, CH-.A-24 162 ou FR-A-2 458 884. Dans touts ces brevets, la bouteille en matière plastique est entourée de coquilles isolantes préfabriquées. L'ensemble est ensuite enfermé dans une enveloppe métallique en plusieurs parties qui sont assemblées. L'assemblage se fait par sertissage, ce qui est difficile (brevet CH-4-424 162), ou bien par soudure, ce qui exige la présence d'un écran thermique coûteux (brevet Fr-A-2 458 484). La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un procédé de fabrication particuliere- ment simple ne nécessitant aucune préaution particulière pour l'assemblage par soudure de i'enveloppe extérieure. A cet effet ce procédé de fabrication d'un chauffeeau électrique comportant une enveloppe interne constituée par une bouteille en matière plastique inoxydable, une enveioppe métallique externe en tôle épaisse, constituée d'au moins deux demi-coquilles supérieure et inférieure soudées ie long d'un plan de joint transversai, et une couche de mousse isolante remplissant l'espace délimité entre les deux enveloppes interne et externe, est caractérisé en ce qu'on prévoit, dans la demi-coquille externe inférieure, un trou centrai d'un diamètre égal au diamètre du coi de la bouteil ie en matière plastique constituant l'enveloppe interne, on fixe cette bouteille sur la demi-coquille inférieure de manière que son orifice s'appiique sur le trou central de cette demi-coquiile inférieure, on piace la demi-coquille supérieure sur l'ensemble ainsi formé, on soude l'une è l'autre les deux demi-coquilies le long de leur plan de joint transversal, on introduit dans ia bouteille interne un fluide sous pression et on introduit ensuite dans l'espace existant entre la bouteille interne et les deux demi-coquilles externe soudées, h travers un trou prévu dans la demi-coquille supérieure, les composants dosés d'une mousse isolante afin de remplir totalement avec cette mousse ites- pace compris entre les deux enveloppes interne et externe, tout en maintenant, à l'intérieur de la bouteille interne, une pression égale ou supérieure 9 la pression engendrée par . mousse en formation, et ce jusqu'å ia fin du durcissement de la mousse. L'invention a également pour objet un chauffe-eau électrique d'une seule pièce dans lequel la garniture isotante est constituée par une mousse développée in situ. Le procédé de fabrication suivant l'invention présente plusieurs avantages par rapport aux procédés b ceux connus antérieurement. En effet la jonction des deux demi-coquilles par soudure peut être faite sans précaution puisqu'il existe une distance de tordre de plusieurs centimètres entre la paroi métallique externe et la bouteille interne. Ceci rend inu tiies les écrans thermiques qui ont été prévus suivant certains procédés antérieurs. On évite également la jonction è froid qui est délicate et donc les surépaisseurs disgracieuses dans l'appareil fini. Le moussage se fait en une seule fois sur l'appareil fini, ce qui évite la production de coquilles variées préfabriquées et leur stockage qui est forcément très encombrant. La mise en pression de la bouteille interne est indispensable pour permettre le moussage sur place. Si l'on n utilisait pas cet artifice, il serait nécessaire d'utiliser une bouteille très épaisse et coûteuse. L'utilisation sur la bouteille, avant l'opération de moussage, d'huile de silicone et d'un écran en papier d'aluminium, ensemble ou séparémet, permet les dilatations différentielles de la bouteille et de la mousse. On dvite ainsi les fissurations qui se sont produites sur des appareils réalisés sans cette précaution par suite de l'affaissement élastique de la mousse sous des montées de pression. Le chauffe-eau électrique obtenu par le procédé suivant l'invention peut être réalisé facilement en grande série sans stockage intermédiaire de pièces encombrantes (coquilies) avec production de mousse dense résistant 9 ia compression, grâce aux pressions élevées au moussage autorisées par ia précompression interne de la bouteille et grssce h l'utilisation de le chaleur de réaction de moussage pour le séchage de le peinture. On décrira ci-après, h titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: Le figure 1 est une vue en coupe axiale et verticale schématique illustrant la première phase du procédé, avant la mise en place des deux demi-coquilles autour de la bouteille en matière plastique constituant l'enveloppe interne. La figure 2 est une vue en coupe axiale et verticale schématique des éléments constitutifs du chauffe-eau, après soudage des deux demi-coquilles entre elles. La figure 3 est une vue en coupe axiale et verticale schématique du chauffe-eau pendant la formation de ia mousse constituant ia garniture isolante interne. La figure 4 est une vue en coupe axiale et verticale schématique d'un chauffe-eau obtenu par le procédé suivant l'invention. Pour fabriquer le chauffe-eau suivant l'invention, on commence par réaliser une bouteille en matière plastique inoxydable 1 qui peut être fabriquée, par exempie, en po lyéthylène ou en polypropylène, par extrusion soufflage. Cette bouteille 1 est destinée 9 constituer l'enveloppe interne du chauffe-eau et elle présente, à sa partie inférieure, un coi 2 se terminant par un orifice 3 bordé par une collerette externe 3a. On réalise par ailleurs deux demi-coquilles en acier b savoir une demi-coquille inférieure 4 et une demi-coquille supérieure 5 qui, une fois asssemblée entre elles, constitueront l'enveloppe externe du chauffe-eau. Ces demi-coquilles 4,5 sont réalisées, de préférence, par emboutissage profond. On peut également les réaliser par soudure de fonds préfabriqués sur des viroles roulées. Le demi-coquille inférieure 4 présente, dans la partie centrale de son fond, un trou 6 d'un diamètre correspondant è celui de l'orifice inférieur 3 de la bouteille en matière plastique 1.Par ailleurs la demi-coquiiie supérieure 5 présente égaiement, dans sa partie centrale supérieure, un petit orifice 7 des tiné à servir au centrage de la bouteille et éventueilement un autre trou latéral 8 Lors de la première phase du procédé de fabrication suivant l'invention, on commence par fixer la bouteille 1 sur la demi-coquiile inférieure 4 de teile façon que son orifice 3 soit appliqué sur le trou central 6 de ia demicoquille 4, ainsi qu'il est représenté sur la figure 2. A cet effet on serre, au moyen de boulons 9, la collerette 3a de la bouteille entre deux demi-anneaux internes 10, entourant le col 2 de la bouteille, et un anneau externe 11 qui entoure l'orifice central 6 de la demi-coquille inférieure 4, å l'extérieure de celle-ci.Les bouions 9 sont engagés à travers des trous percés dans l'anneau externe 11,dans ie fond de la demi-coquille inférieure 4, autour du trou central 6, dans la collerette 3a de la bouteille et dans les demi-anneaux internes 10. Avant son montage la bouteille en matière plastique 1 est de préférence recouverte d'un matériau évitant le coilage ultérieur de la mousse sur la matière plastique, tel qu'une huile au silicone, et elle est éventuellement enve loupée d'un papier d'aluminium. Ensuite on pose, par dessus l'ensemble formé par la demi-coquille inférieure 4 et la bouteille en matière plastique 1, la demi-coquille supérieure 5 de manière que son bord inférieur 5a vienne s'appliquer contre le bord supérieur 4a de la demi-coquilie inférieure 4. Une pince spécia ie 12, s'ajustant dans l'orifice central 7 de la demi-coquille supérieure 5, permet, en s'engageant sur la partie supérieure de la bouteille 1,de centrer cette bouteille dans l'ensemble des deux demi-coquilies 4,5.Cette pièce 12 vient coiffer un téton existant au centre de la partie supérieure de la bouteille. On soude ensuite les deux demi-coquilles 4 et 5 dans leur pian de joint transversal, c' es t-è-d ire suivant le cercie de raccordement délimité par leurs bords adjacents 4a et 5a. Cette opération donne lieu à une soudure 13 qui peut être continue ou discontinue puisqu'ii n'y a pas de problème d'étanchéité à résoudre. Par ailieurs du fait que la bou teiile 1 se trouve à une distance relativement grande, de plusieurs centimètres, de la zone soude 13, il n'y a pas à craindre une détérioration de la matière plastique par la chaleur mise en oeuvre dans ie soudage. Une fois les deux demi-coquilles 4,5 soudées autour de la bouteille 1, on introduit dans cette bouteille un fluide, tel que de l'air ou de l'eau, sous une pression P qui doit être au moins égale à la pression P1 apparaissant au cours de l'opération de moussage. Ce fluide est également porté à une température de l'ordre de 6O0C, de meme que l'enveloppe en acier 4,5, afin d'éviter l'effet de peaux dans la mousse. On introduit ensuite, dans l'espace délimité entre la bouteille interne 1 et l'enveloppe externe 4,5, les composants dosés d'une mousse afin de former une matière de densité suffisante pour qu'elle résiste de façon élastique à des pressions pouvant atteindre 12 bars. Ces composants sont introduits par le petit orifice 8 prévu dans la partie la té- rale de la demi-coquille supérieure 5 ou par l'orifice centrel 7. La mousse se développe alors dans l'espace interne délimité entre la bouteille 1 et l'enveloppe 4,5, ainsi qu'ii est représenté sur la figure 3. La réaction de production de la mousse produit un échauffement et une montée en pression P1 qui est contrebalancée par la pression P existant à l'intérieur de la bouteille 1, pression que lton maintient jusqu'au durcissement de la mousse formée. A la fin de l'opération de moussage on obtient une garniture isolante 14 constituée par une mousse homogène, dense, résistant à la compression et ce par des moyens très simples ne nécessitant aucun matériau cher. On obtient alors le trou central 7 et éventueilement le trou latéral 8 par tous moyens appropriés. Après moussage il est possible de peindre les demicoquilles 4,5 : la température résultant de la réaction de moussage est suffisante pour provoquer le séchage de cette peinture dans de bonnes conditions. Après séchage de 1' appareil, on monte sur celui-ci les accessoires habitueis à savoir un tuyau d'entrée d'eau froide 15, un tuyau de sortie d'eau chaude 16, une résistance électrique 17 et un doigt de gant 18 pour thermostat, tous ces accessoires étant portés par une plaque 19 qui est fixée è la partie inférieure du chauffe-eau, en travers du trou 6 de la demi-coquille inférieure 4 et de l'orifice 3 de ia bouteille 1. REVENDICATI0NS 1.- Procédé de fabrication d'un chauffe-eau électrique comportant une enveloppe interne constituée par une bouteille en matière plastique inoxydable, une enveloppe métallique externe en tôle épaisse, constituée d'au moins deux demi-coquilles supérieure et inférieure soudées le long d'un plain de joint transversal, et une couche de mousse isolante remplissant l'espace délimité entre les deux enveioppes interne et externe, caractérisé en ce qu'on prévoit, dans la demi-coquille externe inférieure (4), un trou centrai (6) d'un diamètre égal au diamètre du col (2) de la bouteille(l) en matière plastique constituant l'enveloppe interne, on fixe cette bouteille (1) sur la demi-coquille inférieure(4) de manière que son orifice (3) s'applique sur le trou central (6) de cette demi-coquille inférieure~(4) on place la demi-coquille supérieure(5) sur l'ensemble ainsi formé, on soude l'une à l'autre les deux demi-coquil- les (4,5) le long de leur plan de joint transversal,tn introduit dans le bouteille interne (1) un fluide sous pre sion et on introduit ensuite dans l'espace existant entre a bouteille interne et les deux demi-coquilles externe dées (4,5), à travers un trou (8) prévu dans la quille supérieure (5), les composants dosés d'une mousse isolante afin de remplir totalement avec cette mousse l'espace compris entre les deux enveloppes interne et externe tout en maintenant, à l'intérieur de la bouteille interne (1), une pression égale ou supérieure à la pression engen-; drée par la mousse en formation, et ce jusqu'à la fin du durcissement de la mousse. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractCrisé en ce qu' avant la fixation de la bouteille (1) sur la demicoquille inférieure (4) on le recouvre d'un matériau évitant ie collage ultérieur de la mousse sur la matière plastique, tel qu'une huile au silicone. 3.- Procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce qu'on enveloppe, au moyen d'un papier d'aluminium, la bouteille (I) enduite d'un matériau tel qu'une huile au silicone. 4.- Procédé suivant i'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on engage, lors de l'application de ia demi-coquille supérieure (5) sur la demi-coquille inférieure (4), une pièce spéciale (12) s'a ajustant dans un orifice central (7) de ia demi-coquille supérieure (5) et permettant de centrer la bouteille (1). 5.- Procédé suivant i'une queiconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on porte le fluide introduit sous pression à i'intérieur de la bouteille (1) à une température de l'ordre de 600C, de même que l'enveloppe formée par les deux demi-coquilles extérieures soudées (4,5). 6.- Procédé suivant i'une queiconque des revendications 4 et 5 caractérisé en ce qu'on introduit les composants de ia mousse à travers l'orifice central (7) ou un orifice (8) prévu dans la partie latérale de ia demi-coquii ie supérieure (5). 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que après moussage on peint les deux demi-coquilles (4,5), en utilisant la température résultant de la réaction de moussage pour provoquer le séchage de la peinture dans de bonne condition. 8.- Chauffe-eau électrique d'une seule pièce, à garniture isolante interne constituée par une mousse développée in situ obtenue par ie procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7.