Brevet FR2628927A1 — publié le 19890922

"Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant de faible épaisseur" La présente invention concerne un dispositif destiné au montage de circuits électriques chauffants de faible épaisseur, souvent appelés de façon impropre "circuits imprimés", qui sont utilisés dans la fabrication de plaques chauffantes et autres appareils de chauffage analogues, de toutes formes et dimensions. De tels circuits électriques chauffants sont - constitués par une fine feuille métallique convenablement découpée, prise en sandwich entre deux feuilles en matériau résistant à la -chaleur et électriquement isolant, par exemple en mica. Ces circuits électriques chauffants permettent l'obtention de températures très homogènes, et leur souplesse due à leur faible épaisseur donne la possibilité de réaliser des équipements de toutes géométrie: plane, concave, convexe. Les circuits de ce genre sont utilisables pour un chauffage par conduction, un produit à chauffer étant déposé sur une ou plusieurs plaques chauffantes et la transmission de chaleur s'effectue alors par contact ; ils sont aussi utilisables pour un chauffage par rayonnement, un produit à chauffer étant placé en face d'une ou plusieurs plaques chauffantes et la transmission de chaleur se faisant dans ce cas par rayonnement dit "sombre". Actuellement, I'utilisati9n de circuits électriques chauffants du genre indiqué précédemment est relativement répandue, pour des fonctionnements à basse température, c'est-à-dire à des températures ne dépassant pas 100 à 2000C. A de telles températures, la mise en oeuvre de ces circuits électriques chauffants ne présente pas de difficulté particulière, du fait des faibles contraintes de dilatation des circuits et des puissances relativement petites mises en jeu. Les circuits sont généralement fixés de manière rigide sur un support quelconque, ou collés, 'ou glissés simplement dans une fente. Leurs applications courantes sont variées : réchauffage de rétroviseur ou de lunette arrière d'automobile, de chaussure de ski, de machine à café, de réchauffe-plats, etc... Par contre, l'utilisation -des mêmes circuits électriques chauffants pour des fonctionnements à des températures supérieures à 100 ou 200 C est pratiquement inexistante, en raison des difficultés de mise en oeuvre rencontrées à ces températures plus élevées D'une part, le circuit doit être parfaitement en contact avec la plaque de surface qu'il doit chauffer ; les parties du circuit qui ne seraient pas en contact avec cette plaque s'échaufferaient considetable- ment, jusqu'à destruction de la matière conductrice résistante ainsi que de son isolation électrique. D'autre part, lorsque le circuit se dilate, il se produit une défor-mation ; si aucune disposition particulière n'est prise pour absorber la déformation du circuit due à la dilatation, certaines parties du circuit ne sont plus en contact avec la plaque à chauffer et le problème précédent se présente. De plus, il se produit une usure par suite du frottement du circuit contre la plaque à chauffer, d'où une destruction rapide de l'isolation électrique du circuit, et un risque de court-circuit électrique par la plaque. II apparaît donc nécessaire de pallier à ces difficultés rédhibitoires, dues à la température, par une mise en oeuvre adéquate des circuits électriques chauffants en question. Ceci est précisément le but de la présente invention, laquelle fournit un dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant du genre ici considéré, visant à assurer -un contact parfait entre le circuit et la plaque'de surface, tout en admettant les. dilatations, et rendant ainsi possible l'utilisation industrielle d'un tel circuit à des températures élevées. A cet effet, le dispositif selon l'invention, destine au montage d'un circuit électrique chauffant de faible épaisseur recouvert sur l'une de ses faces par une plaque de surface conduisant la chaleur, comprend essentiellement des moyens agissant sur l'autre face du circuit électrique chauffant pour appliquer de façon permanente ce circuit contre la plaque de surface, tandis que ladite plaque de surface est maintenue par des moyens de liaison mécaniques ne la liant pas directement au circuit électrique chauffant, de manière à permettre la libre dilatation de ce circuit. Le circuit électrique chauffant est ainsi appliqué mécaniquement avec une certaine pression contre la face intérieure de la plaque de surface, tout en restant libre de se dilater par rapport à cette plaque de surface. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens agissant sur une face du circuit électrique chauffant, pour l'appliquer de façon permanente contre la plaque de surface, comprennent en combinaison - une feuille souple disposée directement au contact de ce circuit électrique chauffant, - un élément rigide, et thermiquement isolant, placé sous la feuille souple, et - des moyens mécaniques exerçant sous l'élément rigide une poussée constante, transmise par la feuille souple au circuit électrique chauffant. La feuille souple disposée au contact du circuit électrique chauffant est, par exemple, une feuille en fibre céramique souple. L'élément rigide, placé sous cette feuille souple, peut être une plaque en produit réfractaire rigide. Les moyens mécaniques, exerçant sur l'élément rigide une poussée transmise par la feuille souple au circuit électrique chauffant, sont avantageusement constitués par des ressorts agissant sous l'élément rigide. Pour assurer le maintien de la plaque de surface, les moyens de liaison mécaniques relient de préférence cette plaque de surface à un support général, en traversant successivement le circuit électrique chauffant, la feuille souple et l'élément rigide. Dans une forme de réalisation particulière, ces moyens de liaison mécaniques comprennent des vis ou similaires qui relient la plaque de surface au support général d'une manière réglable, en traversant successivement le circuit électriqe chauffant, la feuille souple et l'élément rigide, chaque vis ou similaire étant entourée par une entretoise tubulaire. Dans ce cas les ressorts qui exercent sur l'élément rigide une poussée transmise par la feuille souple au circuit électrique chauffant, sont avantageusement des ressorts hélicol- daux prenant appui sur le support général et entourant les entretoises tubulaires. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit électrique chauffant comporte, à ses traversées par les moyens de liaison mécaniques précités, des ouvertures de passage de diamètre supérieur au diamètre extérieur des entretoises tubulaires, afin de laisser à ce circuit la faculté de se dilater librement. Grâce à leurs vis ou similaires, ces moyens de liaison mécaniques offrent par ailleurs la possibilité d'un réglage, pour l'ajustement du parallélisme de la plaque de surface par rapport au support général. Ce support général peut être conformé en boîtier protecteur, avec un fond et une paroi latérale, auquel cas lesdits moyens de liaison mécaniques relient la plaque de surface au fond du boîtier qui sert à la fois d'ossature et de protection pour les divers éléments constitutifs définis plus haut. Ce boîtier sert en outre de support aux moyens d'alimentation électrique du circuit électrique chauffant, ainsi qu'à d'éventuels moyens de mesure et/ou de régulation de température. Le dispositif de montage, défini ci-dessus, peut s'appliquer à une plaque chauffante individuelle, avec son circuit imprimé chauffant. Ce dispositif peut aussi s'appliquer à un ensemble de plus ou moins grandes dimensions, formé par la juxtaposition d'un certain nombre de plaques chauffantes identiques. Dans un tel cas, le support général de chaque plaque chauffante comporte, lui-même, des moyens réglables de fixation à un bâti ou similaire, permettant d'obtenir un alignement parfait des plaques chauffantes et une bonne planéité de l'ensemble formé par ces plaques chauffantes. De toute façon, I'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence à l'unique figure du dessin schématique annexé représentant, en coupe transversale, une forme d'exécution de ce dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant. Le dispositif, représenté au dessin, assure le montage mécanique et l'alimentation d'un circuit électrique chauffant I, de faible épaisseur, qui dans l'exemple considéré possède une fprme plane. Le circuit électrique chauffant I est d'un type connu, constitué par une fine feuille métallique convenablement façonnée et prise en sandwich entre deux feuilles résistantes à la chaleur et électriquement isolantes, notamment des feuilles en mica. Dans le cas présent, il s'agit d'un circuit I prévu pour fonctionner à une température assez élevée, supérieure à 100 ou 200"C, le circuit l ayant en cours de fonctionnement une forte dilatation qui entraine une déformation de ce circuit. Le circuit I peut comporter un moyen de mesure de sa température, non représenté, permettant éventuellement de réguler sa puissance afin de ne pas dépasser une certaine température limite d'utilisation. II est également avantageux que la puissance par urfité de surface du circuit 1 soit. plus grande à la périphérie de ce circuit que dans sa partie centrale, de façon à compenser les déperditions thermiques qui se produisent en bordure de la plaque chauffante. D'une manière connue, I'une des faces du circuit électrique chauffant I est recouverte par une plaque de surface 2, bonne conductrice de la chaleur. La plaque de surface 2 peut être réalisée en aluminium anodisé ou non, ou en tout autre métal ou alliage, revêtu ou non par un traitement améliorant ses qualités. Il s'agit, par exemple, d'un revête ment de couleur noire, dans le cas où la plaque chauffante est utilisée comme émetteur de rayonnement sombre. Le dispositif de montage, objet de l'invention, permet d'appliquer le circuit électrique chauffant I contre la face inférieure de la plaque de surface 2, tout en laissant à ce circuit I la faculté de se dilater libre ment et en toutes directions par rapport à ladite plaque 2, et en évitant aussi les frottements excessifs du circuit I contre la plaque 2 et les conséquences néfastes de tels frottements. A cet effet, une feuille en matériau souple 3 est disposée sous le circuit électrique chauffant 1. La feuille 3 est réalisée par exemple en fibre céramique souple et son épaisseur peut être comprise entre quelques millimètres et un ou deux centimètres. Par sa souplesse, cette feuille 3 peut toujours s'appliquer sous le circuit l, sans s'opposer à la dilatation de ce circuit. Une plaque 4, en produit réfractaire rigide, est placée sous la feuille en matériau souple 3. La plaque 4 est inerte aux dilatations et thermiquement isolante ; sa fonction est de maintenir la feuille en maté riau souple 3, en appliquant cette feuille contre la face inférieure du circuit 1. Un boitier général 5, réalisé en tôle, comprend une paroi latérale 6 entourant la feuille souple 3 et la plaque réfractaire 4, et un fond 7 situé au-dessous de cette plaque 4. Des moyens de liaison mécaniques, indiqués de façon générale en 8, réunissent la plaque de surface 2, la feuille souple 3 et la plaque réfractaire 4 entre elles, ainsi qu'au fond 7 du boîtier 5. Les moyens de liaison 8 comprennent, d'une part, des vis ou des goujons 9 qui relient la plaque de surface 2 et le fond 7 du boîtier 5, en traversant successivement le circuit I, la feuille souple 3 et la plaque réfractaire 4. Chaque vis ou goujon 9 est entouré par une entretoise 8 tubulaire 10, métallique ou non. Ces organes permettent d'ajuster le parallélisme entre la plaque de surface 2 et le fond 7 du boîtier 5. Les moyens de liaison 8 comprennent, d'autre part, des ressorts hélicoïdaux 11 ou d'autres organes élastiques équivalents, exerçant une poussée constante orientée de bas en haut sur la plaque réfractaire 4, cette pousée étant transmise par la feuille souple 3 jusqu'au circuit I, pour appliquer ce dernier en permanence contre la plaque de surface 2. Il s'agit notamment de ressorts hélicoïdaux Il travaillant en compres sion, qui entourent les entretoises tubulaires 10 en prenant appui sur le fond 7 du boîtier 5, et en s'introduisant partiellement dans des loge ments 12 ménagés sous la plaque réfractaire 4. Les moyens de liaison 8 traversant en certains points le circuit électrique chauffant 1, il convient de prévoir pour ce circuit un jeu de dilatation suffisant au niveau de ces traversées. Un tel jeu est facilement obtenu en ménageant dans le circuit 1 des ouvertures de passage 13, dont le diamètre est supérieur au diamètre extérieur des entretoises tubulaires 10 qui traversent ces ouvertures 13. Le fond 7 du boîtier 5 comporte, par ailleurs, une traversée 14 pour les fils conducteurs 15 d'alimentation du circuit électrique chauffant I et de mesure de température, ces fils 15 pouvant contourner la feuille 3 et la plaque 4, ou traverser éventuellement ces parties, par exemple au travers d'une encoche 16. Le fond 7 du boîtier 5 peut encore supporter un connecteur de raccordement électrique 17, pourvu de bornes appropriées non représentees. Le boîtier 5 est lui-même fixé, en plusieurs points, à un bâti ou similaire 18 appartenant à l'appareil équipé de la plaque chauffante considérée. La fixation du boîtier 5 est rigide ou réglable. Le dessin représente une fixation rendue réglable en hauteur et souple, au moyen de vis 19 et de ressorts 20. Un tel système de fixation, réglable en hauteur, est notamment prévu pour des réalisations nécessitant la juxtaposition de plusieurs plaques chauffantes analogues 21, en vue d'obtenir un alignement parfait des plaques chauffantes 21 et une bonne planéité de l'ensemble formé par la juxtaposition de toutes ces plaques 21. Comme le montre encore le dessin, la configuration du dispositif de montage objet de l'invention, ainsi que l'agencement de l'alimentation électrique, permettent de disposer les plaques chauffantes adjacentes 21 de façon très rapprochée, avec des interstices extrêmement réduits et en disposant, par conséquent, d'une surface chauffante pratiquement ininterrompue. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant qui a été décrite cidessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. En particulier, I'on ne stéloignerait pas du cadre de l'invention par une modification des matériaux ou des formes des diverses parties du dispositif. Ainsi, le boîtier 5 est remplaçable par toute armature de forme différente, servant de support et de protection à l'ensemble. Bien entendu, les divers moyens mécaniques décrits, tels que les ressorts et les vis, peuvent être remplacés par tous équivalents. Enfin, le dispositif objet de l'invention est aussi applicable, sans difficulté particulière, au montage d'un circuit électrique chauffant de forme concave ou convexe. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant de faible épaisseur, ce circuit électrique chauffant (1) étant recouvert sur l'une de ses faces par une plaque de surface (2) conduisant la chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend, essentiellement, des moyens (3,4,11,12) agissant sur l'autre face du circuit électrique chauffant (1) pour appliquer de façon permanente ce circuit (1) contre la plaque de surface (2), tandis que ladite plaque de surface (2) est maintenue par des moyens de liaison mécaniques (8) ne la liant pas directement au circuit électrique chauffant (1), de manière à permettre la libre dilatation de ce circuit (1). 2. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant, selon la revendication I, caractérisé en ce que les moyens agissant sur une face du circuit électrique chauffant (I ) pour l'appliquer de façon permanente contre la plaque de surface (2) comprennent, en combinaison: - une feuille souple (3) disposée directement au contact de ce circuit électrique chauffant (I), - un élément rigide (4), et thermiquement isolant, placé sous la feuille souple (3), et - des moyens mécaniques (11,12) exerçant sous l'élément rigide (4) une poussée constante, transmise par la feuille souple (3) au circuit électrique chauffant (1). 3. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant, selon la revendication 2, caractérisé en ce que la feuille souple (3), disposée au contact du circuit électrique chauffant (I) est une feuille en fibre céramique souple. 4. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant, selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément rigide et thermiquement isolant, placé sous la feuille souple (3), est une plaque (4) en produit réfractaire rigide. 5. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens mécaniques, exerçant sur l'élément rigide (4) une poussée transmise par la feuille souple (3) au circuit électrique chauffant (1), sont constitués par des ressorts (I I) agissant sous l'élément rigide (4). 6. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant, selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens de liaison mécaniques (8), assurant le maintien de la plaque de surface (2), relient cette plaque de surface (2) à un support général (5) en traversant successivement le circuit éléctrique chauffant (1), la feuille souple (3) et l'élément rigide (4). 7. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant, selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison mécaniques (8) comprennent des vis ou similaires (9), qui relient la plaque de surface (2) au support général (5) d tune manière réglable, en traversant successivement le circuit électrique chauffant (I), la feuille souple (3) et l'élément rigide (4), chaque vis ou similaire (9) étant entourée par une entretoise tubulaire (10). 8. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant, selon l'ensemble des revendications 5 et 7, caractérisé en ce que les ressorts, qui exercent sur l'élément rigide (4) une poussée transmise par la feuille souple (3) au circuit électrique chauffant (1), sont des ressorts hélicoïdaux (11) prenant appui sur le support général (5) et entourant les entretoises tubulaires (10). 9. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant, selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'à ses traversées par les moyens de liaison mécaniques (8), le circuit électrique chauffant (1) comporte des ouvertures de passage (13) de diamètre supérieur au diamètre extérieur des entretoises tubulaires (10). 10. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant, selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le support général est conforme en boitier protecteur (5), avec fond (6) et paroi latérale (7), lesdits moyens de liaison mécaniques (8) reliant la plaque de surface (2) au fond (7) du boîtier (5), lequel sert en outre de support aux moyens d'alimentation électrique (14,15,17) du circuit électrique chauffant (1), ainsi qu'à d'éventuels moyens de mesure et/ou de régulation de température. II. Dispositif pour le montage d'un circuit électrique chauffant, selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le support général (5) comporte, lui-même, des moyens réglables (19,20) de fixation à un bâti ou similaire (18), notamment dans le cas d'application à un ensemble formé par la juxtaposition d'un certain nombre de plaques chauffantes (21).