Brevet FR2686211A1 — publié le 19930716

ELEMENT CHAUFFANT ELECTRIQUE L'invention concerne un élément chauffant électrique1 utilisable notamment dans les dispositifs et installations de chauffage électrique de locaux industriels et domestiques. Le document FR 2 267 674 décrit un élément chauffant électrique comportant un fil formant résistance enroulé sur un support s'étendant axialement à l'intérieur d'un tube extérieur sous vide. A chaque extrémité du tube sous vide, une pièce entoure le support de façon élastique et prend appui contre la paroi interne du tube extérieur pour centrer le support. Un fil de connexion serti au fil formant résistance est relié à un conducteur de sortie terminal du tube. Un fil de retenue relié à un point fixe par rapport au tube extérieur s engage dans une dépression du support par son extrémité recourbée en forme de bec en ménageant un jeu axial. La pièce de centrage du support a de préférence la forme d'une bague de positionnement polygonale ou en étoile qui maintient le fil de retenue et le fil de connexion contre le support. De tels éléments chauffants électriques transmettant la chaleur à l'environnement par rayonnement à des longueurs d'onde de plusieurs micromètres sont très performants lorsqu'ils sont placés en position sensiblement horizontale. Pour répondre aux besoins du marché, notamment pour des raisons d'esthétique et d'ergonomie, on souhaite maintenant utiliser ces éléments en position sensiblement verticale. Malheureusement, l'utilisation en position sensiblement verticale n'a pu etre mise en oeuvre jusqu'à présent de façon satisfaisante. En effet, lorsque le filament enroulé en hélice sur le support est placé à la verticale, les spires de l'hélice soumises à une température de l'ordre de 500 C se dilatent, glissent le long du support en étant entraînées par leur poids, et viennent s'entasser vers le bas du support. Cet entassement entraîne un court-circuit électrique et un échauffement jusqu'à rupture du filament. L'invention a pour but de créer un élément chauffant du type précité, utilisable en position sensiblement verticale de manière fiable pendant une longue durée de fonctionnement. L'invention a pour objet un élément chauffant électrique, comportant un filament chauffant alimenté électriquement par un fil de connexion relié à un culot d'alimentation d'un tube sous vide, ledit filament étant enroulé sur un support tubulaire centré dans le tube sous vide à l'aide d'un moyen de positionnement tel qu'unie bague fendue polygonale ou en étoile, caractérisé en ce que le support comporte des logements espacés longitudinalement et répartis angulairement pour des coudes correspondants du filament chauffant, de manière à retenir le filament lors du fonctionnement de l'élément chauffant en position sensiblement verticale. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les logements du support sont sensiblement coniques - les logements du support sont régulièrement espacés selon des intervalles compris entre dix et vingt fois le diamètre extérieur du support - les logements sont obtenus par poingonnage à chaud du support - les logements présentent une profondeur par rapport au profil d'origine supérieure à la moitié du diamètre extérieur du support sans toutefois traverser le support - les logements coniques présentent un angle d'ouverture d'environ 35' - l'amplitude de la déformation du filament est comprise entre le quart et la moitié du diamètre extérieur du support. L'invention sera mieux comprise grace à la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente une vue longitudinale partielle d'une extrémité de type connu d'élément chauffant électrique. La figure 2 représente une vue en coupe suivant la ligne II-II de l'extrémité de la figure 1. La figure 3 représente une vue schématique longitudinale avec coupe partielle suivant la ligne III-III de la figure 4 d'un filament enroulé sur un support d'un élément chauffant suivant l'invention. La figure 4 représente une vue schématique en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3 d'un support d'élément chauffant suivant l'invention. La figure 5 représente une vue schématique en coupe analogue à la figure 4 illustrant la déformation d'un filament enroulé sur un support d'élément chauffant suivant l'invention. En référence aux figures 1 et 2, un support intérieur 1 est constitué par un tube en verre du type connu sous la marque "Pyrex" ou analogue de faible diamètre extérieur compris par exemple entre 5mm et plusieurs centimètres. Un filament 2 formant résistance électrique, en alliage nickel-chrome ou analogue, est enroulé en hélice autour du support 1. Le support intérieur 1 est contenu dans un tube extérieur 3, de préférence en verre du type connu sous la marque "Pyrex", dans lequel on a fait le vide et que l'on a obturé par un queusot 4. Une bague élastique fendue 5 en forme d'étoile à plusieurs branches engagée sur le support 1 en assure le centrage à l'intérieur du tube 3, par le fait que les sommets de l'étoile s'appuient sur l'intérieur du tube 3 et que les angles rentrants de l'étoile au contact du support 1 le maintiennent sensiblement au centre de l'étoile. La bague 5 en forme d'étoile maintient un fil de connexion 6 et un fil de retenue 7 diamétralement opposés au contact du support 1. Le fil de connexion 6 est relié par sertissage ou un moyen analogue au filament 2 et relié de manière connue à un culot d'alimentation électrique 10. Le fil de retenue 7 représente une extrémité 8 en forme de bec qui s'engage partiellement dans un logement 9 du support 1 avec un jeu axial compatible avec la dilatation thermique du support 1. Les sections des fils de connexion 6 et de retenue 7 sont plus de trois fois supérieures à la section du filament 2 : de ce fait, les fils de connexion 6 et de retenue 7 soumis à des températures (de l'ordre de 100"C) très inférieures à la température du filament 2 (de l'ordre de 500"C) se déforment très peu comparativement au filament 2. Lorsqu'on place l'élément chauffant alimenté à la verticale, les spires dilatées du filament 2 glissent à la verticale et staccumulent dans le bas du tube 3. Une première tentative pour retenir le filament a consisté à placer dans des positions intermédiaires une bague en forme d'étoile, maintenant contre le support 1 un fil rigide intermédiaire de retenue raccordé de part et d'autre au filament chauffant 2. Ce fil rigide de retenue comportait une extrémité en forme de bec coopérant avec une dépression du support. Les différences de dilatations thermiques entre le fil rigide intermédiaire et le filament provoquaient alors une torsion du filament suivie d'une rupture à la jonction du filament et du fil rigide. L'utilisation d'un moyen de positionnement et de retenue 5, 7, 8, 9 (comportant une bague 5 enserrant un bec 8 de fil de retenue 7 dans un logement 9) efficace aux extrémités froides de l'élément chauffant était donc inadaptée pour retenir le filament chauffant 2 lui-meme, soumis à une température de 500"C environ. En référence à la figure 3, on pratique selon l'invention, dans le support 1, des logements sensiblement coniques 11, 12, 13 espacés selon des intervalles de préférence sensiblement égaux, compris entre dix et vingt fois le diamètre extérieur du support tubulaire 1, et répartis angulairement de manière à ne pas créer de ligne de faiblesse sur le support susceptible d'entraîner une déformation à chaud par suite de dilatations différentielles. Les logements coniques 11, 12, 13 sont obtenus simplement par poingonnage, au moyen d'un outil adapté, du tube support 1 préchauffé localement au chalumeau, par exemple. Dans cet exemple, on a poinçonné trois logements 11, 12, 13 sensiblement symétriques, d'axes décalés d'environ 120 , orientés sensiblement suivant un rayon du tube support 1. Les intervalles compris entre une bague polygonale 5a d'extrémité et le logement 12, entre le logement 12 et le logement 13, entre le logement 13 et le logement 11, entre le logement 11 et une autre bague polygonale 5b d'extrémité, sont sensiblement égaux et compris entre dix et vingt fois le diamètre du support tubulaire 1. A l'emplacement d'un logement 11, 12 ou 13, le filament 2 est déformé de manière à présenter un coude qui se trouve prisonnier du logement sans pouvoir glisser lorsque l'on incline l'élément chauffant sensiblement suivant la verticale. En référence à la figure 4, les axes des trois logements 11, 12, 13 sont représentés en traits mixtes. Le logement sensiblement conique 13 présente un angle d'ouverture A d'environ 35 et une profondeur P par rapport au profil d'origine du support tubulaire 1 supérieure à la moitié du diamètre extérieur D du tube support 1, sans toutefois traverser le tube support 1. En référence à la figure 5, on déforme localement à l'intérieur du logement 13 le filament 2 à l'aide d'un outil 15 de préférence cylindrique, jusqu'à venir en butée à l'intérieur du logement sensiblement conique 13. On pratique ainsi sur le filament 2 une déformation permanente, sensiblement en forme de coude d'amplitude B comprise entre le quart et la moitié du diamètre extérieur D du support 1 par rapport au diamètre d'enroulement du filament 2. Selon l'invention, lors de fonctionnements répétés, les coudes du filament restent prisonniers de leurs logements respectifs et n n'ont pas tendance à reprendre leur profil circulaire d'origine. Les coudes non reliés à un point fixe, peuvent s' orienter librement à l'intérieur de leurs logements lors de leurs dilatations et contractions thermiques successives. Les coudes coopèrent avec leurs logements pour retenir le filament sensiblement dans sa position d'origine, lorsque l'appareil est mis en position verticale, évitant ainsi l'accumulation des spires vers le bas. Bien que l'invention soit décrite en référence à un mode de réalisation particulier, elle n'y est nullement limitée et englobe au contraire toutes les modifications de formes et variantes d'exécution, notamment relatives à la forme et à l'orientation des logements. REVENDICATIONS 1. Elément chauffant électrique, comportant un filament chauffant alimenté électriquement par un fil de connexion relié à un culot d'alimentation d'un tube sous vide, ledit filament étant enroulé sur un support tubulaire centré dans le tube sous vide à l'aide d'un moyen de positionnement tel qu'une bague fendue polygonale ou en étoile, caractérisé en ce que le support (1) comporte des logements (11, 12, 13) espacés longitudinalement et répartis angulairement pour des coudes correspondants du filament chauffant (2), de manière à retenir le filament (2) lors du fonctionnement de l'élément chauffant en position sensiblement verticale. 2. Elément chauffant selon la revendication 1 caractérisé en ce que, les logements (11, 12, 13) du support sont sensiblement coniques. 3. Elément chauffant selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que, les logements (11, 12, 13) du support (1) sont régulièrement espacés selon des intervalles compris entre dix et vingt fois le diamètre extérieur (D) du support (1). 4. Elément chauffant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les logements (11, 12, 13) sont obtenus par poingonnage à chaud du support (1). 5. Elément chauffant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, les logements (11, 12, 13) présentent une profondeur (P) par rapport au profil d'origine supérieure à la moitié du diamètre extérieur (D) du support (1) sans toutefois traverser le support (1). 6. Elément chauffant selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les logements coniques (11, 12, 13) présentent un angle d'ouverture (A) d'environ 35". 7. Elément chauffant selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'amplitude (B) de la déformation du filament (2) est comprise entre le quart et la moitié du diamètre extérieur (D) du support (1).