Brevet FR2752754A1 — publié le 19980306

L'invention a trait à un dispositif de chauffage électrique de verrerie de laboratoire, notamment tubes à essais, ballon, bécher comportant un corps de chauffe définissant un logement débouchant dans sa partie supérieure. La présente invention concerne le domaine technique des fabricants de matériel destiné à l'expérimentation en laboratoire ou lors de séances de travaux pratiques en collèges et lycées. Ainsi, l'invention s'inscrit plus particulièrement dans le cadre d'expériences nécessitant un apport de chaleur, une élévation de température. Le matériel le plus communément employé à cet effet est le bec Bunsen. Ce dispositif présente l'avantage d'être d'une utilisation simple, commode et peu onéreuse. Il présente cependant l'inconvénient de fonctionner au gaz ce qui peut s'avérer particulièrement dangereux lorsqu'il est confié à de jeunes élèves peu expérimentés. Un autre risque particulièrement sensible se situe au niveau de l'entretien et éventuellement de la vétusté des installations. Il est à noter que les conduits d'alimentation des becs Bunsen sont constitués de tuyaux en caoutchouc qui ont une certaine durée de vie. Ainsi, il est indispensable de les changer régulièrement et dans les délais impartis par le fabricant, en respectant certaines précautions sous peine d'encourir des risques d'accidents dont la gravité est aisément imaginable. Il est également à noter que si ces précautions élémentaires sont effectivement prises, il subsiste le risque inhérent à une installation en amont vétuste ou défaillante. L'entretien d'une telle installation s'avère souvent difficile et malaisé, et les éventuelles fuites peuvent ne pas être détectées avant un incident. D'un point de vue financier, une telle difficulté se traduit par un accroissement des coûts d'exploitation, apportant une nuance au caractère peu onéreux de l'emploi du bec Bunsen en lui-même. Une alternative au bec Bunsen a été proposée par les fabricants de matériel de laboratoire et de travaux pratiques sous la forme d'un dispositif de chauffage électrique. 2 2752754 Ce dispositif permet de s'approcher des performances recherchées et d'atteindre des températures élevées, la température de chauffe pouvant éventuellement être régulée. Ledit dispositif permet de chauffer des récipients divers maintenus en position verticale uniquement. Outre un fonctionnement complexe, la fabrication de ce dispositif le rend peu adapté à une production en grande série. La conséquence en est un prix de revient élevé. Plus particulièrement, un tel dispositif comporte un corps de chauffe de forme cylindrique et creuse. Il est, en outre, débouchant dans sa partie supérieure. De plus, il comporte une enveloppe en céramique à l'intérieur de laquelle sont disposées des résistances chauffantes entourant un puits notamment métallique. Le chauffage est assuré par l'intermédiaire desdites résistances électriques, la puissance de chauffe pouvant être ajustée. Cet appareil est alimenté en courant électrique directement branché sur secteur. Ce type de dispositif se révèle être peu commode à l'usage. Son manque de flexibilité allié à un coût de revient élevé n'en fait pas un outil adapté à des séances de travaux pratiques de lycées et de collèges nécessitant, dans la plupart des cas, plusieurs appareils de préférence, d'usages multiples. Ainsi, l'utilisation d'un tel dispositif convient mieux à des laboratoires professionnels ou à des centres de recherche, mais très peu en milieu scolaire. Aussi, la présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant un dispositif de chauffage électrique peu coûteux, fiable, présentant peu de risques pour l'utilisateur et son environnement, adaptable selon le type de matériel employé et les conditions d'utilisation. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de chauffage électrique de verrerie de laboratoire, notamment tubes à essais, ballon, bécher, comportant un corps de chauffe définissant un logement débouchant dans sa partie supérieure, caractérisé en ce que ledit corps de chauffe est défini par un collier chauffant de la forme d'une couronne, ledit collier chauffant étant à même 3 2752754 d'être refermé à l'une quelconque de ses extrémités à l'aide de moyens d'obturation escamotables définissant, selon le cas et en combinaison avec ledit collier chauffant, soit un support de chauffe, soit un contenant pour la réception desdites verreries ou autres. Un des avantages de la présente invention consiste en ce que l'on peut faire appel à un produit fabriqué en série pour l'adapter, de manière astucieuse, au chauffage de verreries de laboratoire. Le produit concerné est un collier chauffant dont l'emploi est connu dans un domaine technique spécifique et très éloigné, celui du chauffage des buses de presses à injecter les matières plastiques. Avantageusement, le collier chauffant de forme semblable à une couronne présente une fente axiale permettant d'en modifier légèrement le diamètre grâce à des moyens de serrage appropriés. Cette forme simple et spécifique, ainsi que le fait même que ce diamètre soit variable, permet au dispositif d'être refermé à l'une quelconque de ses extrémités grâce à des moyens d'obturation escamotables. Ces derniers sont des inserts disposés à l'intérieur du volume de chauffe et astucieusement maintenus par serrage du collier. Selon l'invention, lesdits inserts sont usinés dans un matériau conducteur thermique, notamment de l'aluminium, et peuvent adopter deux formes préférentielles: d'une part une pastille et d'autre part un cylindre. La simplicité de la forme ainsi que le type de matériau entrant dans la composition d'un tel insert, permettent de proposer avantageusement des éléments d'obturation escamotables peu coûteux car ils sont susceptibles d'être facilement usinés dans un métal employé couramment. Aussi, cette facilité de mise en oeuvre permet de proposer des inserts de diamètre et de forme variés, convenant non seulement à des colliers chauffants de diamètres intérieurs différents, mais étant, également, adaptés au chauffage de divers types de matériel 4 2752754 de laboratoire, notamment des tubes à essais, des béchers, des ballons, voire des tubes de colonnes de distillation. En outre, certains de ces inserts sont réalisés astucieusement de manière à pouvoir être utilisés pour le chauffage de plusieurs types de récipients. En effet, la structure des colliers chauffants est telle que lesdits éléments d'obturation escamotables peuvent être insérés à l'intérieur du dispositif, soit par son extrémité supérieure, soit par sa partie inférieure. Ainsi, suivant la forme de l'insert, celui-ci peut aussi bien servir au chauffage d'un ou plusieurs tubes à essais lorsqu'il est disposé dans le fond du collier, qu'être employé pour chauffer un bêcher en insérant ledit élément d'obturation escamotable dans la partie supérieure du dispositif. Avantageusement, ces inserts sont montés à l'intérieur du dispositif de chauffage et démontés de manière particulièrement aisée, ce qui en fait un matériel simple d'utilisation et polyvalent, parfaitement adapté à des séances de travaux pratiques de lycées et collèges. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se rapportant à un mode de réalisation qui n'est donné qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints en annexe, dans lesquels: - la figure i est une vue schématisée de dessus et partielle du dispositif de chauffage; la figure 2 est une figure schématisée et en élévation du dispositif de chauffage; - la figure 3 est une vue schématisée d'un exemple de réalisation de moyens d'obturation escamotables; - la figure 4 est une vue schématisée et en coupe, similaire à la figure 3, correspondant à un autre mode de réalisation de ces moyens d'obturation escamotables; 2752754 - les figures 5, 6, et 7 sont des vues de variantes de réalisations des pièces escamotables principales représentées figure 3 et 4; - les figures 8 à 13 représentent des exemples d'utilisation des divers moyens d'obturation escamotables présentés figures 3 à 7 montées à l'intérieur du collier chauffant. L'invention concerne un dispositif de chauffage 1 de pièces de verrerie de laboratoire, notamment des tubes à essais, des béchers, des ballons, des tubes de colonne de distillation. Ce dispositif a été représenté schématiquement dans les figures 1 et 2 des dessins ci-joints. Le dispositif de chauffage i comporte un corps de chauffe définissant un volume de chauffe intérieur 2. Selon l'invention, ce corps de chauffe est constitué par un collier chauffant 3 dont la forme s'apparente à celle d'une couronne. Ce collier chauffant 3 intègre dans son volume une ou plusieurs résistances chauffantes alimentées en courant électrique par l'intermédiaire d'un câble de raccordement 4 prévu à cet effet. Ce câble peut être relié à une source d'alimentation électrique comprenant éventuellement des moyens pour réguler mécaniquement ou électroniquement la température. Une des caractéristiques du collier chauffant 3 est de présenter une fente axiale 5 qui s'étend sur toute sa hauteur. Par ailleurs, ledit collier chauffant 3 comporte des moyens de serrage permettant d'en modifier le diamètre en intervenant sur l'écartement existant entre les deux lèvres bordant ladite fente. Lesdits moyens de serrage peuvent se présenter, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, sous la forme d'un système vis- écrou 6, tel que visible sur la figure 1. En outre, selon l'invention, ledit collier chauffant 3 peut être refermé à l'une quelconque de ses extrémités à l'aide de moyens d'obturation escamotables 7. Ceci permet de définir, selon le cas et en combinaison avec ledit collier chauffant 3, soit un support de chauffe, soit un contenant pour la réception de verrerie. 6 2752754 Avantageusement, les moyens d'obturation escamotables 7 se présentent sous forme d'inserts 7A, 7B en matériau conducteur thermique notamment en aluminium, adoptant la forme préférentielle, soit d'une pastille 7A, soit d'un cylindre 7B de section sensiblement ajustée à la section interne du collier chauffant 3. La figure 3 représente un insert ayant une forme de pastille 7A que l'on vient disposer à l'intérieur du collier chauffant 3, préférentiellement dans la partie supérieure ou inférieure de ce dernier. A ce propos, cette pastille 7A comporte, en bordure périphérique 8, un épaulement 9 subdivisant cette pastille 7A en deux parties 10, 11 dont l'une 10 présente une section sensiblement ajustée à celle du diamètre interne du collier chauffant 3, l'autre 11 étant de section accrue. Une telle configuration facilite l'implantation de la pastille 7A dans le collier chauffant 3 puisqu'il suffit d'amener l'épaulement 9 de cette pastille 7A en appui sur le chant supérieur ou le chant inférieur de ce collier chauffant 3. Plus particulièrement, lorsque cette pastille 7A est disposée dans la partie inférieure du dispositif de chauffage comme le montre la figure 8, le volume de chauffe ainsi défini comporte un fond plat 12 et est débouchant dans sa partie supérieure. Il est de grande capacité et peut contenir plusieurs pièces de verrerie, notamment des tubes à essais, venant reposer sur le fond plat 12. Le maintien en place de cet insert à l'intérieur du collier chauffant 3 se fait par resserrement dudit collier chauffant autour de la partie 10 de la pastille 7A. Lorsque ce type d'insert sous forme d'une pastille 7A est disposé dans la partie supérieure du dispositif de chauffage, celui-ci sert alors de support de chauffe sur lequel peuvent prendre place des pièces de verrerie de formes variées. Afin d'optimiser la conduction thermique entre les récipients et ladite pastille 7A, sa surface externe 13 au volume de chauffe peut être usinée de manière à présenter une forme complémentaire de celle desdits récipients. Comme le montrent, respectivement, les figures 7 2752754 7 et 8, cette surface 13 sera plane dans le cas de l'utilisation de béchers, mais sera concave s'il s'agit de chauffer des ballons. La figure 4 représente un insert en forme de cylindre 7B, de section approximativement ajustée à la section interne du collier chauffant 3 et munie, avantageusement, d'un rebord périphérique 14 qui se situe dans sa partie inférieure 15 dans le cadre du mode de réalisation représenté dans cette figure 4, mais qui pourrait très bien être ménagé en bordure supérieure. Une telle conception est d'ailleurs représentée en figure 6. Un tel rebord périphérique 14 est destiné, là encore, à prendre appui sur le chant supérieur ou selon le cas le chant inférieur du collier chauffant 3 et d'assurer, ainsi, le bon positionnement de cet insert 7B dans ce dernier. Selon l'invention, un tel insert de forme cylindrique 7B peut être muni d'au moins un logement 16 pour la réception d'une verrerie donnée tel que le montrent les figures 4 à 6, 10, 12 et 13. Selon un mode préféré de réalisation, le ou les logements 16 présentent une section, notamment cylindrique, approximativement ajustée au diamètre des verreries, notamment des tubes à essais, qu'ils sont destinés à contenir. On notera, au passage, qu'en cas de logements multiples ceux-ci peuvent être de section identique ou différente. L'on observera que ce dispositif de chauffage est à même de fonctionner en l'absence desdits moyens d'obturation escamotables 7. Dans ces conditions le collier chauffant 3 définit un volume de chauffe débouchant à chacune de ses extrémités. Ce type de configuration permet alors de disposer à l'intérieur dudit volume de chauffe des pièces de verrerie, notamment une colonne de distillation traversant de part en part ledit collier chauffant 3. Selon l'invention, le dispositif de chauffe 1 comporte des moyens de protection thermiques 17 évitant le contact direct avec le collier chauffant 3 et donc les risques de brûlure. Selon un mode de réalisation préférentiel, ces moyens de protection thermiques 17 se présentent sous forme d'une grille 18 de diamètre sensiblement supérieur à celui du collier chauffant 3. L'on peut 8 2752754 encore imaginer équiper ledit collier chauffant 3 d'une enveloppe de protection isolante quelconque. Le dispositif de chauffage i comporte, en outre, une structure support 19 munie de moyens d'inclinaison 20 du collier chauffant 3. Une telle caractéristique permet d'assurer le chauffage, notamment de tubes à essais dans des conditions similaires à celles procurées par un bec Bunsen. Selon un mode de réalisation avantageux, lesdits moyens d'inclinaison 20 se présentent sous forme d'un bras 22 monté articulé au moins autour d'un axe horizontal et à l'une de ses extrémités 23, sur ladite structure support 19, ce bras 22 étant pourvu, à son extrémité 24 opposée, du collier chauffant 3. En ce qui concerne la structure support 19, celle-ci se présente sous forme d'une embase 25 sur laquelle peut être monté, directement, le bras 22. Selon un autre mode de réalisation, par ailleurs représenté dans la figure 2, sur cette embase 25 peut être érigé un montant 26 à l'extrémité supérieure 27 duquel est monté articulé le bras 22. Selon un autre mode de réalisation envisageable, lesdits moyens d'inclinaison 20 consistent en un système de rotule intégré à la structure support, par exemple sous forme d'une simple embase. Ces moyens d'inclinaison 20 sont encore complétés par des moyens de serrage et de blocage permettant d'immobiliser ledit bras 22 ou directement le collier chauffant 3 dans une position donnée par rapport à la structure support 19. Un autre avantage de la présente invention consiste en ce que l'on fait appel à un produit fabriqué en série pour l'adapter, de manière astucieuse, au chauffage de verrerie de laboratoire. Le produit concerné est un collier chauffant dont l'emploi est connu dans un domaine technique spécifique et très éloigné de celui du chauffage des buses des presses à injecter les matières plastiques. L'utilisation desdits colliers chauffants se révèle particulièrement avantageuse et adaptée à ce type d'utilisation, sachant que les températures maximales accessibles au moyen de ces colliers sont de l'ordre de celles atteintes avec un bec Bunsen. 9 2752754 De plus, de tels colliers chauffants existent en différentes tailles standards. Ceci permet de réaliser une économie substantielle lors de la conception du dispositif de chauffage. Un autre avantage de cette invention réside dans le fait que l'alimentation des colliers chauffants se fasse électriquement autorisant, non seulement une souplesse inégalée dans le choix de la température de travail, mais permet également d'imaginer un système de régulation de la température de manière mécanique, et/ou électronique dans une configuration plus évoluée du dispositif. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. 2752754 Revendications 1. Dispositif de chauffage électrique de verrerie de laboratoire, notamment tubes à essais, ballons, béchers, comportant un corps de chauffe définissant un logement débouchant dans sa partie supérieure, caractérisé en ce que ledit corps de chauffe est défini par un collier chauffant (3) de la forme d'une couronne, ledit collier chauffant (3) étant à même d'être refermé, à l'une quelconque de ses extrémités, à l'aide de moyens d'obturation escamotables (7) définissant, selon le cas et en combinaison avec ledit collier chauffant (3), soit un support de chauffe, soit un contenant pour la réception desdites verreries ou autres. 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit collier chauffant (3) comporte une fente axiale (5) ainsi que des moyens de serrage (6), de préférence du type vis- écrou, permettant d'en modifier le diamètre. 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation escamotables (7) sont des inserts (7A, 7B) en matériau conducteur thermique, de préférence en aluminium. 4. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'obturation escamotables (7) sont constitués par un insert en forme d'une pastille (7A) de section ajustée à la section interne du collier chauffant (3). 5. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'une pastille (7A) comporte, en bordure périphérique (8), un épaulement (9) subdivisant cette pastille (7A) en deux parties (10, 11) dont l'une (10) présente une section sensiblement ajustée à celle du diamètre interne du collier chauffant (3), l'autre (11) étant de section accrue, ledit épaulement (9) étant destiné à prendre appui sur le chant supérieur ou le chant inférieur dudit collier chauffant (3). 6. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens il 2752754 d'obturation escamotables (7) sont constitués par un insert en forme de cylindre (7B) de section approximativement ajustée à la section interne du collier chauffant (3). 7. Dispositif de chauffage selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit insert en forme de cylindre (7B) comporte un rebord périphérique (14) se situant dans sa partie inférieure (15) ou dans sa partie supérieure et destiné à prendre appui sur le chant inférieur ou, selon le cas, le chant supérieur du collier chauffant (3). 8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que l'insert en forme de cylindre (7B) est muni d'au moins un logement (16) pour la réception d'un type de verrerie donné, tel que des tubes à essais. 9. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de protection thermiques(17), tels qu'une grille (18) à même d'empêcher un contact direct avec le collier chauffant (3). 10. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une structure support (19) munie de moyens d'inclinaison (20) du collier chauffant (3). 11. Dispositif de chauffage selon la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'inclinaison (20) se présentent sous forme d'un bras (22) monté articulé, au moins autour d'un axe horizontal et à l'une de ses extrémités (23), sur ladite structure support (19), ce bras (22) étant pourvu, à son extrémité (24) opposée, du collier chauffant (3). 12. Dispositif de chauffage électrique de verrerie de laboratoire notamment de tubes à essais, ballons, béchers, selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un corps de chauffe définissant un logement débouchant dans sa partie supérieure, caractérisé par le fait que ledit corps de chauffe est constitué par un collier chauffant (3) d'une buse de presse à injecter les matières plastiques.