Brevet FR2631427A1 — publié le 19891117

L'invention concerne un élément chauffant particu- lièrement adapté pour être utilisé dans des radiateurs électriques servant au chauffage de locaux, notamment de type continu, et au moins une résistance électrique de forme tubulaire et une structure en tôle métallique se raccordant à cette résistance et augmentant la surface de délivrance de chaleur. De tels éléments chauffants sont destinés à être disposés à l'intérieur de la structure du boîtier d'un radiateur électrique équipé d'ouvertures appropriées d'entrée et de sortie de l'air. Plusieurs autres formes de réalisation d'une structure nervurée se raccordant à une résistance de forme tubulaire sont connues par exemple d'après les demandes de brevets allemands publiées sous les N02 431 211 et 2 603 706. Cette structure nervurée peut être constituée par exemple par un feuillard enroulé autour de la résistance électrique et formant une structure spiralée. Une telle nervure peut être également fixée par soudage sur l'enveloppe métallique de la résistance de forme tubulaire. De même un ensemble de tôles métalliques peuvent être disposées autour de la résistance de forme tubulaire, auquel cas on installe la résistance en cet emplacement en l'insérant dans des trous ménagés dans les tôles. Pour améliorer le transfert thermique, on peut fixer ces tôles moyennant une liaison par serrage ou une liaison soudée, sur - la surface enveloppe de la résistance de forme tubulaire. On peut également fixer par serrage, autour de la résistance de forme tubulaire, une tôle métallique, par exemple une tôle d'aluminium, que l'on peut en outre nervurer de manière à obtenir un transfert thermique efficace. Pour réaliser une telle fixation par serrage, on met en oeuvre différentes techniques. On peut également fabriquer un élément chauffant nervuré à partir d'une pièce monobloc pouvant être constituée par exemple en aluminium extrudé. Une telle pièce possède une partie de forme tubulaire, sur laquelle on peut fixer, d'une manière semblable à la technique d'une résistance de forme tubulaire, une structure produisant de la chaleur et isolée du point de vue électrique. Sur la pièce, on peut former par façonnage, au cours d'un usinage ultérieur, des ailettes saillantes contribuant à réaliser le transfert thermique. Une variante de cette solution consiste en une réalisation, dans laquelle une résistance de forme tubulaire est disposée à l'intérieur de la partie de forme tubulaire, qui est étroitement fixée par serrage autour de la résistance de forme tubulaire. Toutes les solutions mentionnées précédemment présentent des inconvénients. La fabrication d'une nervure spiralée s'effectue dans une machine particulière, conçue à cet effet. Le procédé est relativement lent et par conséquent également onéreux. En outre une nervure spiralée présente des inconvénients techniques: sa capacité de transfert thermique n'est pas aussi bonne que les t8les nervurées séparées, perpendiculaires à la résistance de forze tubulaire. A cet effet, la nervure spiralée doit être plissée de manière à permettre l'enroulement, au niveau de sa partie inférieure, ce qui fait apparaître aisément des cavités accumulant la poussière, sur l'élément chauffant. Lorsqu'on désire que les circuits électriques de l'élément chauffant soient disposés à proximité les uns des autres, il faut replier la résistance à nervure spiralée sous la forme d'un U, ce qui est assez difficile à réaliser dans le cas d'une résistance à nervures. Dans certains cas, le diamètre extérieur de l'élément chauffant augmente également beaucoup trop, ce qui pose un problème si l'on tient compte de la tendance actuelle consistant à utiliser des corps chauffants plats. Un avantage d'une structure nervurée, formée par des lamelles séparées, est une meilleure capacité de dégagement de chaleur et une plus faible tendance à l'accumulation de poussière par rapport à la structure à nervure spiralée mentionnée précédemment. De même il est plus facile de disposer côte-à-côte les circuits électriques. Cependant, il se pose un problème lié à l'assemblage relativement difficile et au coût assez élevé du point de vue du matériau, qui sont imputables à la présence des lamelles séparées. De même, à l'aide de cette technique, il est difficile de fabriquer de très longs éléments chauffants. Lorsqu'on assemble par serrage la résistance de forme tubulaire et la structure nervurée, qui sont formées par des matériaux différents, l'inconvénient de ces solutions réside dans les dilatations thermiques différentes des différents matériaux, ce qui peut conduire, avec le temps, à un transfert thermique détérioré entre la résistance de forme tubulaire et la structure nervurée. Il en résulte que la résistance peut être le siège d'un échauffement excessif et être détruite. Un autre problème des structures fixées par serrage est celui du bruit lié aux différences entre les dilatations thermiques, lorsque les éléments se déplacent les uns par rapport aux autres. Un problème, que présentent les éléments chauffants monobloc nervurés, constitués exclusivement en aluminium, réside dans leur faiblesse mécanique aux températures élevées, la possibilité assez difficile de conformer par façonnage un profilé en aluminium et son pliage, par exemple pour que les circuits électriques puissent être placés à proximité les uns des autres. A cet effet, l'aluminium est un matériau plus onéreux que par exemple l'acier. La présente invention a pour but de proposer un élément chauffant, à l'aide duquel les problèmes et inconvénients mentionnés précédemment peuvent être éliminés au moins pour une grande partie. Cet élément chauffant conforme à l'invention est caractérisé en ce que la structure est formée à partir d'une pièce de tôle découpée, et ce par aménagement de nervures ou d'ailettes, qui font saillie à partir du plan de la tôle, et d'une ou de plusieurs rainures en forme de gouttières, qui s'étendent parallèlement au plan de la tôle et au niveau de la ou desquelles la ou les résistances électriques est (sont) fixée(s) par soudage. De préférence la structure nervurée est formée par façonnage d'une pièce de tôle découpée. La structure nervurée peut être monobloc, être adaptée séparément à chaque but d'utilisation ou être constituée par des modules de format standard. L'élément chauffant est fabriqué à partir d'une telle structure nervurée et d'une ou de plusieurs résistances de forme tubulaire, fabriquées de façon standard, par le fait qu'on insère la ou les résistances de forme tubulaire dans les rainures de la structure nervurée et qu'on rassemble les pièces en les soudant, de manière à obtenir une liaison rigide du point de vue mécanique et fournissant un bon transfert thermique. Comme matériau pour les nervures, on peut utiliser de l'acier usuel, auquel cas les' coûts du point de vue du matériau sont aussi réduits que possible. De même, on peut utiliser. éventuellement de l'acier recouvert d'un placage (par exemple nickelé) ou de l'acier inoxydable, lorsque les exigences sont supérieures aux exigences usuelles, par exemple en raison d'une corrosion liée à l'environnement ou d'une température élevée. Pour le soudage, on peut fixer la résistance latéralement contre la nervure, c'est-à-dire sans qu'il faille obligatoirement l'insérer à travers les trous. Par conséquent, le travail d'assemblage s'effectue plus rapidement et la structure nervurée ne limite pas la longueur de l'élément chauffant. En outre, la nervure- peut être fabriquée sous la forme d'un produit continu à partir d'un feuillard d'acier de largeur correspondante, qui est fabriqué soit à la cote de consigne, à cet effet, soit par exemple selon une cote modulaire. Ceci entraîne des économies remarquables du point de vue du coQût, par exemple par comparaison à un élément à lamelles. L'élément chauffant conforme à l'invention présente plusieurs avantages pour la réalisation du radiateur proprement dit. La structure est mince, ce qui a pour effet qu'elle ne limite pas l'épaisseur du radiateur proprement dit. L'élément chauffant peut être réalisé grâce à l'utilisation soit d'une résistance rectiligne, soit d'une résistance repliée en forme de U, soit de deux résistances rectilignes, soit d'une combinaison de telles résistances. Par conséquent, le concepteur de l'agencement du système peut choisir librement la disposition de têtes d'accouplement et différentes combinaisons d'effets en fonction des exigences requises. Dans l'élément chauffant, il existe une faible tendance à l'accumulation de poussières. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une structure à nervures ou ailettes d'un élément chauffant conforme à l'invention; - la figure 2 représente l'élément chauffant conforme à l'invention comportant une résistance de forme tubulaire coudée en U; et - la figure 3 représente l'élément chauffant conforme à l'invention comportant deux résistances rectilignes de forme tubulaire. La figure 1 représente une structure à nervures ou ailettes de l'élément chauffant conforme à l'invention, qui est formé par façonnage d'une pièce de tôle découpée. Comme tôle appropriée, on peut mentionner par exemple un feuillard d'acier, dont la largeur et l'épaisseur peuvent être égales par exemple respectivement à 140 mm et 0,75 mm. Un tel feuillard d'acier est formé par façonnage, à l'aide d'un outil approprié, pour former une structure à nervures ou ailettes de la figure 1. Dans le matériau en tôle i on a formé par façonnage deux rainures 2 s'étendant dans la direction longitudinale de la tôle 1 et parallèlement au plan de cette dernière, pour la fixation par soudage d'une ou de plusieurs résistances électriques. L'ensemble de ces rainures 2 sont disposées selon une disposition correspondant au diamètre extérieur d'une résistance 4 de forme tubulaire, qui est conçue de manière à être utilisée conjointement avec la structure à nervures ou ailettes. En outre des nervures ou ailettes 3 sont formées par pliage dans la tôle 1. Ces ailettes sont repliées de manière à ressortir nettement par rapport au plan de la bande du matériau 1, en étant presque perpendiculaires à ce plan. Pour le transfert thermique, il est avantageux de former par façonnage des ailettes ou nervures 3 sur une partie aussi grande que possible de la surface de la tôle 1. La figure 2 représente un élément chauffant conforme à l'invention, pour lequel une résistance 4 de forme tubulaire coudée en U est disposée dans les rainures 2 de la structure à ailettes de la figure 1. L'enveloppe de cette résistance de forme tubulaire est formée, en fonction du but d'utilisation, par de l'acier usuel, par de l'acier (par exemple nickelé) ayant subi un traitement de surface ou bien par de l'acier inoxydable. Au niveau du joint entre la résistance 4 et la rainure 2 se trouve disposée une soudure appropriée, par exemple un fil de cuivre ou une patte de cuivre, et la structure est soudée dans un four contenant une atmosphère appropriée, pour l'établissement d'une liaison solide du point de vue mécanique et conduisant bien la chaleur, entre l'enveloppe de la résistance 4 de forme tubulaire et la tôle i de la structure à nervures ou ailettes. Après fixation par soudage de la résistance de forme tubulaire, on ferme de façon étanche les extrémités du barreau 4 de la résistance, d'une manière classique, et on l'équipe de parties 5 nécessaires pour former un circuit électrique. La figure 3 montre une forme de réalisation de l'élément chauffant conforme à l'invention, la structure à nervures ou ailettes étant formée de plusieurs modules possédant des dimensions nominales. En outre, contrairement à l'élément chauffant de la figure 2, l'élément chauffant de la figure 3 comporte deux résistances en forme de barreaux rectilignes 4. L'élément chauffant est assemblé de la même manière que cela a été indiqué plus haut en référence à l'élément chauffant de la figure 2. L'utilisation de deux résistances de forme tubulaire 4 séparées permet d'obtenir un élément chauffant pouvant être utilisé, de manière à produire deux effets, au moyen d'un circuit de sélection. Dans ce qui précède, on a décrit l'élément chauffant conforme à l'invention, à savoir sa structure à nervures ou ailettes, uniquement sur la base de deux variantes de réalisation prises à titre d'exemple, qui sont entièrement identiques pour ce qui concerne l'aspect extérieur et le type de réalisation de la structure à nervures ou ailettes, proprement dite. Cependant, il est évident que la forme et la construction des nervures ou ailettes proprement dites ainsi que la position des rainures formées par façonnage pour les résistances de forme tubulaire peuvent être modifiées par exemple pour des questions techniques d'écoulement ou d'autres raisons, sans pour autant s'écarter du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Elément chauffant pour radiateur électrique utilisé pour le chauffage des locaux, notamment de type continu, comportant au moins une résistance électrique (4) de forme tubulaire, une structure en tôle métallique (1,3) se raccordant à la résistance et augmentant la surface de dégagement de chaleur, caractérisé en ce que la structure est formée à partir d'une pièce de tôle découpée, et ce par aménagement de nervures ou d'ailettes (3), qui font saillie à partir du plan de la tôle, et d'une ou de plusieurs rainures en forme de gouttières (2), qui s'étendent parallèlement au plan de la tôle et au niveau de la ou desquelles la ou les résistances électriques (4) est (sont) fixée(s) par soudage. 2. Elément chauffant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure en tôle métallique, qui augmente la surface de dégagement de chaleur, est constituée par une pièce adaptée au but d'utilisation respectif. 3. Elément chauffant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure en tôle métallique, qui augmente la surface de dégagement de chaleur, est constituée par une ou plusieurs pièces possédant des dimensions standards.