Brevet FR2730120A1 — publié le 19960802

ELEMENT CHAUFFANT AVEC PLAQUE DIFFUSANTE La présente invention concerne le domaine des ensembles chauffants électrique en général et s'applique plus particulièrement aux ensembles chauffant électrique comprenant au moins une plaque diffusante et au moins un élément chauffant fixé contre ladite plaque. Elle conceme par ailleurs le procédé d'assemblage d'un tel ensemble chauffant électrique. Des ensembles chauffants électriques avec plaques diffusantes sont déjà connus. L'un des inconvénients de ces ensembles réside dans la complexité du mode d'assemblage des différents éléments constituants. En effet, dans la plupart des cas, les éléments chauffants sont fixés à un autre élément tel un support, par exemple par soudure. La réalisation d'une telle soudure nécessite un outillage sophistiqué et implique un mode opératoire long et coûteux. Cette opération affecte grandement l'aspect esthétique des éléments joints et est la source de nombreux problèmes de qualité. On connaît également des éléments chauffants qui sont fixés par sertissage, collage, ou au moyen de fixations rivetées, vissées, soudées, etc. Dans de tels cas, I'assemblage résultant présente souvent certaines faiblesses au niveau de la cohésion entre les éléments pouvant affecter considérablement la durabilité du produit. De plus, les nombreuses pièces nécessaires à l'assemblage compliquent souvent celuici et le rendent coûteux. L'invention a précisément pour but de remédier aux inconvénients etlou aux limitations précités, et propose un procédé permettant de réaliser un ensemble chauffant électrique comprenant au moins une plaque diffusante et au moins un élément chauffant fixé contre ladite plaque, ledit ensemble étant réalisé par frappe à chaud. L'invention propose également l'ensemble chauffant électrique assemblé par frappe à chaud résultant. Selon les formes d'exécution de l'invention, on peut utiliser des plaques diffusantes dans lesquelles le profil de l'élément chauffant: - n'est pas préformé ou - est préformé dans au moins une portion de la plaque diffusante. Dans ce demier cas, on préforme alors une gorge dans la ou les plaques en question. Le cheminement de la gorge est avantageusement similaire à celui de l'élément chauffant correspondant. Sous l'reflet de la frappe, le matériau de la plaque diffusante s'immisce au moins partiellement autour des éléments chauffants par fluage de ce matériau. Dans les cas particuliers où une gorge est préformée, le matériau de la plaque diffusante remplie la portion de la gorge laissée initialement libre par l'élément chauffant, de façon à entourer au moins partiellement celui. On obtient de la sorte une fixation résistante et durable. Par ailleurs, tel que décrit ultérieurement, I'outil de frappe est avantageusement conformé en fonction du profil de l'élément chauffant, notamment dans le but de minimiser les contraintes subies par ce demier lors de la frappe. Afin d'atteindre ces buts, il est prévu un procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique comprenant au moins une plaque diffusante et au moins un élément chauffant disposé contre la plaque diffusante, comprenant les étapes suivantes: -les éléments chauffants sont disposés contre la plaque diffusante, -I'ensemble est soumis à une frappe à chaud. II est également prévu un ensemble chauffant électrique assemblé suivant le procédé décrit d-haut, comprenant au moins une plaque diffusante en matériau métallique, et au moins un élément chauffant disposé contre ladite plaque, caractérisé en ce que l'ensemble est maintenu par une liaison mécanique intime entre la plaque diffusante et le ou les éléments chauffants. Les applications de cet ensemble chauffant électrique sont innombrables. Par exemple, dans le domaine des appareils électroménagers, il peut être utilisé notamment avec les générateurs de vapeur (pour repassage, nettoyage, etc), les cafetières, bouilloires, les récipients de cuisson à vapeur (sous pression ou non) tels les autocuiseurs, ainsi que tous genres de récipients de cuisson chauffant tels poêles, casseroles, wok, les friteuses, les plaques de cuisson, les plans de cuisson de formes particulières tels les grille-viandes, gaufriers, crêpiers, les fours, les panneaux radiants pour chauffage électrique, les semelles de fer à repasser, et de manière générale, tout dispositif comprenant un élément chauffant serti ou surmoulé, etc. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description et des dessins qui suivent, illustrant, à titre d'exemples non limitatifs, des modes de mise en oeuvre de l'invention. Ainsi, référence est faite aux figures 1 à 5, où: la figure 1 représente une vue en coupe d'un exemple d'un ensemble chauffant électrique selon l'invention, après assemblage par frappe à chaud; la figure 2 représente un ensemble similaire ainsi que les matrices de la presse avant assemblage final par frappe à chaud; la figure 3 illustre un panneau radiant réalisé à l'aide d'un ensemble chauffant électrique selon l'invention dont l'élément chauffant est en forme de serpentin; la figure 4 illustre une semelle de fer à repasser réalisée à l'aide d'un ensemble chauffant électrique selon l'invention; les figures 5a et 5b illustrent un ensemble chauffant électrique selon l'invention avant assemblage par frappe à chaud, où au moins une gorge dont la forme correspond avantageusement au profil de l'élément chauffant: - à la figure 5a, n'est pas préformée dans la plaque diffusante; - à la figure 5b, est préformée dans au moins une portion de la plaque diffusante. En faisant référence à la figure 1, L'ensemble chauffant électrique selon l'invention comprend une plaque diffusante 1, réalisée de préférence à l'aide d'un matériau métallique possédant une bonne malléabilité lorsqu'on le chauffe à température modérée. II peut s'agir par exemple d'une plaque en alliage d'aluminium ou de cuivre dont la forme peut varier selon un très vaste éventail de possibilités en fonction de l'utilisation prévue pour l'ensemble. Un (ou plusieurs) élément chauffant 4 est disposé contre la plaque diffusante 1 (le singulier utilisé dans le reste de la présente demande pour des raisons de simplification désigne en fat l'une ou l'autre possibilité). II s'agit de préférence d'un élément chauffant blindé de type connu. La section radiale de l'élément chauffant peut être sensiblement circulaire, triangulaire ou autre. Le cheminement suivi par l'élément chauffant dans le plan varie selon les modes d'exécution. II peut s'agir d'un cheminement circulaire, d'un cheminement en forme de serpentin, de forme ovale ou quelconque. II est également possible de prévoir plusieurs éléments chauffants, disposés par exemple côte à côte ou encore en cercles concentriques. Selon les formes d'exécution de l'invention, on peut utiliser des plaques diffusantes dans lesquelles au moins une gorge dont la forme correspond avantageusement au profil de l'élément chauffant: - n'est pas préformée, tel qu'illustré à la figure 5a; ou - est préformée dans au moins une portion de la plaque diffusante tel qu'illustré à la figure 5b; Dans ce demier cas, on préforme alors une ou plusieurs gorges 3 dans la ou les plaques en question, de façon à former un logement dans lequel repose au moins une portion de la section radiale de l'élément chauffant correspondant. Le cheminement de la gorge est avantageusement similaire à celui de l'élément chauffant correspondant. De façon connue, les matrices de frappe 10 sont conformées en fonction du contour final souhaité de l'ensemble. II est donc avantageux de préformer les gorges dans la plaque diffusante en fonction du contour final souhaité. Sous l'effet de la frappe, le matériau de la plaque diffusante remplit la portion de la gorge laissée initialement libre par l'élément chauffant, de façon à entourer au moins partiellement celui-ci. Selon une variante du procédé, on utilise des plaques non préformées. La frappe a alors pour effet de provoquer un mouvement partiel de la matière autour de l'élément chauffant et/ou de faire pénétrer au moins partiellement l'élément chauffant dans la plaque diffusante. Ainsi, en particulier dans le cas de la figure 5a, où aucune gorge n'est préformée dans les plaques de l'ensemble, I'outil de frappe 10 est avantageusement conformé avec une gorge 3' dont la forme correspond avantageusement au profil de l'élément chauffant. On peut évidemment combiner les diverses variantes afin de préformer les gorges à l'endroit le plus convenable, selon l'utilisation prévue de l'ensemble chauffant électrique résultant. Les gorges 3 ou 3' sont conformées et disposées de façon à minimiser les déformations subies par l'enveloppe 5 de l'élément chauffant 4 afin que ces déformations demeurent dans des limites acceptables, notamment dans le but d'éviter tout court-circuit entre l'enveloppe 5 et l'âme 6 de l'élément chauffant 4. La plaque diffusante 1 joue notamment un rôle de conduction et répartition de l'énergie thermique. De cette façon, grâce à une plus grande surface de transmission, on évite les zones de surchauffe locale défavorables. Pour cette raison, on utilise avantageusement un matériau présentant de bonnes caractéristiques de conductibilité thermique. Selon l'utilisation prévue de l'ensemble thermique chauffant, la plaque diffusante peut remplir une multiplicité d'autres fonctions. Ainsi, il peut s'agir d'une plaque sensiblement plane servant par exemple de support sur lequel on dépose un objet destiné à être chauffer, comme par exemple un récipient de cuisson. II peut également s'agir du fond d'un récipient. Dans ce cas, le contour de la plaque peut être conformé de façon à servir de parois pour le récipient. Autrement, plutôt que de servir directement de fond d'un récipient comme dans le cas précédent, la plaque peut également être juxtaposée à un autre élément, servant lukilème de fond d'un récipient. Cette variante permet d'adapter avec une grande aisance l'ensemble chauffant selon l'invention à une multiplicité d'éléments, notamment dans le but d'obtenir des caractéristiques de chauffe optimales. Dans tous ces exemples, la plaque diffusante permet en particulier de transmettre l'énergie thermique générée par l'élément chauffant depuis celui-ci vers la surface libre 9 de la plaque diffusante 1. L'ensemble chauffant électrique peut également être configuré en fonction d'autres types d'applications, pour servir par exemple de panneau chauffant. Dans un tel cas, il est avantageux d'isoler la face exteme de la plaque 2 et de prévoir un moyen de support permettant de disposer verticalement l'ensemble. La face libre 9 de la plaque diffusante 1 est alors avantageusement configurée de façon à optimiser la surface de transmission de chaleur, par exemple avec un profil présentant une série d'ailettes, comme illustré à la figure 3. Une fois la frappe effectuée, on souhaitera souvent protéger et/ou isoler la face libre de l'élément chauffant, notamment pour des raisons de sécurité. II est alors avantageux de disposer un élément rapporté de façon à recouvrir cette face libre. Par ailleurs, selon une autre forme d'exécution illustrée à la figure 4, L'ensemble chauffant électrique est configuré de façon à former le corps d'une semelle de fer à repasser. Selon ce mode d'exécution, le matériau conducteur, par exemple un alliage d'aluminium, est avantageusement disposé contre une plaque rapportée 20 par exemple en acier inoxydable. La plaque 20, disposée contre la face libre 12 de la plaque diffusante et frappée simultanément avec les autres éléments de l'ensemble, sert de semelle. Pour cette raison, on utilise de préférence une plaque de semelle de type connu dont les propriétés de glisse et de résistance à l'usure sont avantageuses. II est également possible de fixer la plaque 20 après la frappe, par exemple par collage, rivetage ou vissage. Les embouts 7 de l'élément chauffant peuvent être repliés suivant une direction oppose à la plaque 1 et ainsi s'éloigner de l'ensemble. Les embouts ainsi disposés peuvent être utilisés pour un branchement de type standard. Les embouts 7 peuvent également se prolonger dans le plan de l'ensemble pour sortir par le côté de celui-ci. Les matrices de frappe sont alors prévues avec des dégagements pour éviter tout dommage qui pourrait être causé auxdits embouts. Par ailleurs, selon diverses variantes, il est prévu d'insérer des capteurs, notamment des capteurs de température, permettant d'assurer la régulation et/ou la sécurité de l'ensemble chauffant. Ces capteurs, de type connu, peuvent être insérés entre les plaques 1 et 2, par exemple à proximité de l'élément chauffant. La figure 2 illustre le procédé utilisé pour l'assemblage des différents éléments constituants de l'ensemble chauffant électrique selon l'invention. Tel que dà décrit, on utilise un ensemble constitué d'une plaque 1 et au moins un élément chauffant 4, la plaque comprenant ou non une ou plusieurs gorges 3 préformées. Selon une variante d'exécution avantageuse, il est prévu de prépositionner ou de préassembler les éléments chauffants contre la plaque par tout moyen approprié de type connu, comme par exemple par soudage 8, par collage, sertissage, etc, afin de faciliter la réalisation de la frappe. II peut s'avérer avantageux d'utiliser un lubrifiant approprié de type connu afin d'éviter tout problème d'adhérence de l'un ou l'autre des éléments de l'ensemble contre les outils de frappe. On effectue ensuite la frappe à chaud. Cette frappe à chaud est avantageusement réalisée à une température permettant un fluage optimal du matériau constituant la plaque diffusante 1. Pour l'aluminium et ses alliages, cette température se situe entre 400"C et 500"C et de préference autour de 455" C. L'assemblage des différents éléments par frappe à chaud permet que l'ensemble soit maintenu par une liaison mécanique intime entre la plaque diffusante 1 et la portion attenante des éléments chauffants 4. Tel qu'illustré à la figure 1, sous l'effet de la frappe, le matériau de la plaque diffusante s'immisce au moins partiellement autour de l'élément chauffant par fluage de ce matériau. La figure 1 illustre le résultat obtenu avec un élément chauffant de section sensiblement triangulaire. Dans ce cas, le matériau de la plaque 1, après fluage, entoure partiellement les rebords de l'élément chauffant. La figure 4 illustre quant à elle le résultat obtenu avec un élément chauffant de section sensiblement circulaire agencé contre une plaque formant une semelle de fer à repasser. La frappe à chaud procure donc un effet multiple: une forte cohésion entre l'élément chauffant 4 et la portion adjacente de la plaque diffusante 1, notamment la portion de la gorge 3 remplie par fluage du matériau de la plaque diffusante. L'ensemble chauffant électrique résultant présente donc une très grande cohésion. II est également résistant, stable et durable. Par ailleurs, la simplicité et la rapidité du procédé de frappe à chaud permettent d'obtenir une vaste gamme de formes d'exécution différentes, à un coût très avantageux. Le procédé de frappe à chaud se prête par ailleurs bien à l'automatisation. II est à noter que contrairement à ce que l'on aurait pu prédire, la frappe à chaud n'endommage aucunement l'élément chauffant. En effet, les forces et les vitesses impliquées dans ce type de procédés sont telles que tout aurait porté à croire que l'élément chauffant n'en sortirait pas indemne. Le procédé d'assemblage ainsi que l'ensemble chauffant électrique selon l'invention permettent donc d'obtenir par exemple un fond chauffant ou un diffuseur thermique pouvant être régulé suivant plusieurs allures de chauffe, offrant un rendement thermique élevé ainsi qu'une répartition calorifique optimale et pouvant supporter des puissances importantes sans décohésion de l'ensemble à long terme. Les formes et les dimensions de l'ensemble chauffant peuvent varier en fonction de toute la panoplie d'application correspondante. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique comprenant au moins une plaque diffusante (1) et au moins un élément chauffant (4) disposé contre la plaque diffusante (1), comprenant les étapes suivantes: -les éléments chauffants (4) sont disposés contre la plaque diffusante (1), -I'ensemble est soumis à une frappe à chaud. 2. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon la revendication 1, comprenant les étapes préliminaires suivantes: -au moins une gorge (3, 3') à laquelle sera associée au moins un élément chauffant (4) est préformée dans au moins une portion d'au moins une plaque diffusante (1) etlou dans l'outil de frappe (10). -chaque élément chauffant (4) associé à une gorge (3, 3') donnée est disposé contre les plaques diffusantes (1) correspondantes de façon à cheminer suivant un parcours sensiblement similaire à celui de la gorge correspondante. 3. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel, sous l'effet de la frappe, le matériau de la plaque diffusante (1) s'immisce au moins partiellement autour des éléments chauffants (4) par fluage de ce matériau. 4. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel, sous l'effet de la frappe, le matériau de la plaque diffusante remplie la portion de la gorge (3, 3') laissée libre par l'élément chauffant (4), de façon à entourer au moins partiellement celuici. 5. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendication précédentes, dans lequel la frappe à chaud est réalisée à une température permettant un fluage optimal du matériau constituant la plaque diffusante (1). 6. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon la revendication 5, dans lequel ladite température de fluage se situe entre 400"C et 500"C et de préférence autour de 455"C. 7. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendication précédentes, dans lequel les dites gorges (3, 3') sont conformées de façon à présenter une forme correspondant sensiblement au profil de l'élément chauffant (4) associé. 8. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les éléments chauffants sont prépositionnés ou préassemblés avant la frappe à chaud par soudure (8), collage ou sertissage. 9. Ensemble chauffant électrique, comprenant au moins une plaque diffusante (1) en matériau métallique, et au moins un élément chauffant (4) disposé contre ladite plaque, caractérisé en ce que l'ensemble est maintenu par une liaison mécanique intime entre les différents éléments. 10.Ensemble chauffant électrique selon la revendication 9, dans lequel la liaison mécanique intime entre la plaque diffusante (1) et le ou les éléments chauffants (4), résulte d'une frappe à chaud à laquelle ledit ensemble à été soumis. 11.Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel, sous l'effet de la frappe, le matériau de la plaque diffusante (1) s'est immiscé au moins partiellement autour des éléments chauffants (4) par fluage de ce matériau. 12.Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel au moins une gorge (3) est préformée dans au moins une portion d'au moins une plaque diffusante (1) de façon à former un logement dans lequel repose au moins une portion de la section d'au moins un élément chauffant, le parcours de ladite gorge correspondant sensiblement à celui de l'élément chauffant correspondant. 13.Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 9 à 12, dans lequel, sous l'reflet de la frappe, le matériau de la plaque diffusante remplie la portion de la gorge (3) laissée initialement libre par l'élément chauffant (4), de façon à entourer au moins partiellement celuici. 14.Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 9 à 13, dans lequel la section de l'élément chauffant (4) est sensiblement circulaire. 15.Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 9 à 13, dans lequel la section de l'élément chauffant (4) est quelconque. 16.Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 9 à 15, dans lequel la plaque diffusante (1) est en alliage à base d'aluminium. 17.Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 9 à 15, dans lequel la plaque diffusante (1) est en alliage à base de cuivre. 18.Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 9 à 17, dans lequel au moins un capteur de température est disposé. 19Appareil électroménager comprenant un élément chauffant selon l'une des revendications 9 à 18. 20Appareil électroménager selon la revendication 19, consistant en un appareil de cuisson. 21 Appareil électroménager selon la revendication 19, consistant en un dispositif destiné à chauffer un fluide, notamment de l'eau. 22Appareil électroménager selon la revendication 19, consistant en un panneau radiant de chauffage. 23 Appareil électroménager selon la revendication 19, consistant en un dispositif de repassage, notamment une semelle de fer à repasser.