Brevet FR2827112A1 — publié le 20030110

compenser son propre poids et le poids du casque (5). 282711 2 ELEMENT QUARTZ DE CHAUFFAGE La présente invention se rapporte au domaine des appareils de cuisson et plus particulièrement à ceux équipés d'éléments chauffants de type quartz. De tels appareils, tels que par exemple des grille-pain ou des fours, comportent une chambre de cuisson, chauffée par des tubes cylindriques couramment constitués d'une enveloppe tubulaire à base de silice, tel le quartz, à l'intérieur de laquelle est agencé un fil bobiné constituant une résistance. Cette résistance, par une alimentation électrique adéquate, réalise le chauffage du tube. L'adjonction d'une perle à chaque extrémité du tube est couramment utilisée, ladite perle permettant l'isolation, I'immobilisation en translation du fil bobiné dans le tube, ainsi que la tenue mécanique de l'élément chauffant sur le bâti ou le châssis de l'appareil. Cependant, outre son coût, I'utilisation d'une perle nécessite au moins une languette de liaison entre ladite perle et le fil bobiné et souvent une zone métallique extérieure à la perle, en liaison avec la languette pour le raccordement du fil bobiné à l'alimentation électrique dudit fil. L'un des buts de l'invention vise à la simplification, non seulement du maintien de l'élément chauffant au bâti ou châssis de l'appareil, mais également du maintien du fil dans le tube, notamment en translation. Cette simplification génère un gain sur les coûts de matière et de main d'_uvre pour le montage desUits éléments chauffants. Un autre but de l'invention, participant également à la rébuction des coûts, vise à la simplification de la connexion du fil bobiné aux fils d'alimentation électrique dudit fil. La présente invention est atteinte à l'aide d'un élément chauffant pour appareil de cuisson comportant une enveloppe tubulaire, à base de silice, ouverte à chaque extrémité, un fil résistant bobiné à l'intérieur de ladite i 282711 2 enveloppe, caractérisé en ce qu'au moins l'une des extrémités de l'enveloppe présente une augmentation ou une diminution de son diamètre. Par un changement de diamètre de l'enveloppe tubulaire, une zone d'appui et de maintien du tube quartz sur le bâti ou le châssis d'un appareil de cuisson correspondant est ainsi créée à coût réduit. Par ailleurs, en gardant la forme de révolution au tube, et une épaisseur de tube relativement constante, on évite des zones d'amorce de fissures et de fragilisation dudit tube au niveau de la zone modifiée. Selon l'un des modes de réalisation de l'invention, au moins l'une des extrémités de l'enveloppe tubulaire présente une diminution de son diamètre, le diamètre minimal interne du tube dans ladite zone étant inférieur au diamètre extérieur du cylindre formé par le fil bobiné. Une telle caractéristique permet de maintenir en translation le fil bobiné à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire, ledit fil venant alors buter contre la zone rétreinte ainsi formée. Le fil spiralé est donc bloqué en translation dans l'enveloppe tuLulaire. Par ailleurs, cette zone rétreinte constitue un espace privilégié pour la tenue des éléments chauffants dans l'appareil de cuisson en question. En effet, en proposant, sur le bâti ou le châssis o doivent être agencé(s) le ou les éléments chauffants, des encoches adaptées au diamètre de la zone rétreinte, on immobilise par là même en translation l'élément chauffant sur le bâti ou le châssis de l'appareil. Selon une variante de ce mode de réalisation, la diminution du diamètre de l'enveloppe tubulaire est réalisoe sur une longueur déterminée ne s'étendant pas jusqu'à sa terminaison. Cette variante de réalisation offre une meilleure tenue de l'élément chauffant en présentant deux points d'arrét pour chaque sens de translation longitudinale de l'élément chauffant. Par ailleurs le mode opératoire pour la réalisation de cette variante est simplifié, en évitant les finitions de surface au 282711 2 niveau des extrémités mêmes du tube lorsque celles-ci sont modifiées. Selon un autre mode de réalisation, chacune des extrémités de l'enveloppe tubulaire présente une augmentation de son diamètre sur la partie terminale de ladite enveloppe. Selon cette variante de réalisation, le changement de section de l'enveloppe tubulaire permet uniquement le maintien de l'élément chauffant sur le bâti ou le châssis de l'appareil, par exemple par des encoches de dimension correspondant au diamètre "normal" de l'élément chauffant afin de bloquer, en translation, les extrémités dudit élément, les parties terminales de cet élément venant buter contre les parois du bâti ou du châssis comportant les encoches. Selon l'un ou l'autre des modes de réalisation de l'élément chauffant, la modification du diamètre de l'enveloppe tubulaire est obtenue par chauffage local de ladite enveloppe. En particulier, il est intéressant de noter que la réalisation d'une diminution de section se produit naturellement lorsque l'enveloppe tubulaire est chauffée, à la manière d'une gaine thermo-rétractable, ce qui facilite sa mise en _uvre. Avantageusement, le fil résistant est continu d'une extrémité à l'autre de l'enveloppe tubulaire et est connecté au circuit électrique d'alimentation à i'extérieur de l'enveloppe tubulaire. Cette caractéristique évite des éléments de connexion à l'intérieur de l'élément chauffant eVou proches de son extrémité, ce qui génère des gains de productivité dans le montage et réduit les coûts des éléments chauffants montés. Selon un autre aspect de l'invention, le fil résistant présente un changement de mise en forme situé au niveau des extrémités dudit élément chauffant. Ce changement de mise en forme, essentiellement en diminuant 282711 2 I'encombrement du fil bobiné, évite les interactions trop importantes entre le fil bobiné et la réalisation des zones rétreintes. L'espace ainsi dégagé à l'intérieur du tube peut être utilisé pour protéger les extrémités du fil lors de l'élaboration desUites zones. Selon l'une des mises en _uvre de la caractéristique précédente, le fil résistant est bobiné selon un diamètre déterminé à l'intérieur de l'enveloppe tuLulaire, et bobiné selon un autre diamètre plus petit au niveau des extrémités de ladite enveloppe. Ce bobinage, selon deux diamètres différents: un petit diamètre au lO niveau des extrémités de l'enveloppe et un diamètre plus important entre les extrémités, s'explique par le fait que l'un des problèmes de la continuité du fil résistant hors de l'enveloppe tubulaire est sa tenue mécanique. Le fil étant, en effet, relativement fin pour des raisons de bobinage, il présente une mauvaise tenue mécanique à l'état non bobiné. En bobinant alors le fil selon un petit diamètre, on permet de rigidifier ledit fil qui peut alors jouer le rôle de connecteur. De préférence, les spires du fil résistant sont en court-circuit mutuel au niveau des extrémités de l'enveloppe tubulaire, en étant jointives, afin de diminuer leur échauffement, pour que le bobinage ainsi créé se comporte tel un fil de faible résistivité. La présente invention vise également à la réalisation d'un appareil de cuisson comportant notamment un châssis, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément chauffant tel que précédemment décrit. Avantageusement, le châssis d'un tel appareil comporte des encoches susceptibles de coopérer avec la ou les zone(s) de diamètre modifié des éléments chauffants. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparatront et ressortiront plus en détail, à la lecture de la description faite ciaprès, présentant différents modes de réalisation de la présente invention, en 282711 2 référence aux figures annexces, données à titre d'exemples non limitatifs, parmi lesquelles: - la figure 1 représente une vue simplifice en coupe d'un élément chauffant conforme à la présente invention selon un premier mode de réalisation, ledit élément étant agencé sur le châssis d'un appareil, - les figures 2a à 2d montrent les étapes de mise en _uvre de la présente invention selon son premier mode de réalisation, - les figures 3a à 3f indiquent différentes solutions quant au raccordement électrique du fil bobiné de l'élément chauffant, - les figures 4a et 4b représentent une vue simplifiée en coupe d'un élément chauffant conforme à la présente invention selon deux variantes d'un second mode de réalisation, ledit élément étant agencé sur le châssis d'un appareil, - les figures 5a et 5b sont deux autres variantes de ce second mode de 1 5 réalisation. Un premier exemple d'illustration de la présente invention, tel qu'il est montré dans une vue en coupe schématisée à la figure 1, consiste en un élément chauffant 1 comportant une enveloppe tubulaire 2 de type quartz. A l'intérieur de ladite enveloppe est logé un fil résistant 4 bobiné selon un diamètre proche du diamètre interne de l'enveloppe tubulaire 2. Au niveau des extrémité de l'élément chauffant, le fil résistant 4 comporte un changement de- mise en forme de manière à réduire son encombrement. Dans ce premier exemple d'illustration, le fil présente alors une extrémité 12 bobinée selon un diamètre plus petit que le précédent, tel qu'il sera expliqué ultérieurement. Selon ce premier mode de réalisation, I'extrémité 6 de l'élément chauffant 1 comporte une zone rétreinte 8 sensiblement identique sur le pourtour dudit élément chauffant, ce qui entrane donc une diminution locale de son diamètre. Comme il est bien visible sur la figure 1, cette zone rétreinte ne s'étend pas jusqu'à ia terminaison de l'élément chauffant. 282711 2 Dans un mode de réalisation préféré, la zone rétreinte correspond à l'endroit du changement de mise en forme du fil résistant 4, afin de ne pas endommager ledit fil. Cette diminution de diamètre a deux conséquences intéressantes pour I'application envisagée. Premièrement, elle permet le maintien de l'élément chauffant 1 sur le châssis 10 de l'appareil, par des encoches dont la taille est adaptée à cette diminution locale de diamètre, permettant ainsi de bloquer en translation longitudinale ledit élément chauffant 1. De plus, en réduisant suffisamment le diamètre interne de l'enveloppe tubulaire 2, on rénlise un moyen de blocage en translation du fil bobiné, ce qui assure son maintien au sein de l'enveloppe tubulaire 2. En proposant un fil bobiné selon un diamètre proche du diamètre interne de l'enveloppe tubulaire 2, une réduction, même minime, du diamètre interne de ladite enveloppe tubulaire 2 suffit pour provoquer l'effet escompté. Les enceches des parois 10 du châssis ont une forme judicieusement définie pour éviter les mouvements en translation transversale, tel qu'il est connu dans le domaine. Bien que l'exemple proposé figure 1 indique que les deux extrémités présentent une zone rétreinte telle que précédemment expliquée, le blocage en translation longitudinale étant assuré, dans les deux sens, par une seule extrémité, dans une version simplifiée de la présente invention, I'autre extrémité ne dispose pas d'une telle zone rétreinte. Une variante de réalisation de ce premier mode de réalisation consiste en une réduction du diamètre de l'extrémité 6 de l'enveloppe tubulaire 2 jusqu'à sa terminaison, offrant alors un blocage en translation du tube monté dans le châssis uniquement dans un seul sens de translation pour ladite extrémité. Il est donc par conséquent nocessaire que l'autre extrémité soit également pourvue d'un moyen de blocage en translation complémentaire au premier, par exemple par une mise en _uvre identique à celle de la première extrémité. 282711 2 Les figures 2a à 2d montrent différentes séquences d'une mise en _uvre possible de l'invention selon ce premier mode de réalisation. Ainsi, figure 2a, un fil résistant 4 comportant deux extrémités 12 tels que précédemment décrits est inséré dans une enveloppe tubulaire 2. Par la suite, figure 2b, deux broches isolantes tubulaires 14 sont agencées autour de chaque extrémité 12. Cette disposition évite de fragiliser les extrémités par un traitement thermique indésirable, consécutif aux opérations ultérieures de réalisation des zones rétreintes. Le fil résistant 4 est alors comprimé longitudinalement selon les flèches indiquées. Les zones rétreintes sont alors constituées (figure 2c), par un chauffage local au niveau des extrémités 6 de l'enveloppe tubulaire 2, à l'aide, par exemple de buses chauffantes 16. Ces dernières peuvent être animées d'un mouvement en rotation autour de l'enveloppe tubulaire, ou bien, tel que représenté, étre fixes, I'enveloppe tubulaire 2 étant alors animoe d'un mouvement de rotation autour de son axe, tel qu'indiqué par la flèche F. Une fois les zones rétreintes 8 rénlisoes, les broches isolantes tubulaires 14 sont retirées, ce qui a pour effet de supprimer l'effort de compression du fil résistant 4 qui reprend sa position initiale. Les extrémités 12, présentant un encombrement réduit par rapport au bobinage du fil 4, coulissent librement au travers des zones rétreintes 8. Selon cette mise en _uvre, il est préférable que la distance séparant les deux zones rétreintes 8 soit au moins égale à la distance sur laquelle est réalisé le bobinage du fil 4, afin que ce dernier puisse librement reprendre sa position initiale et ne soit pas comprimé entre les deux zones rétreintes, ce qui pourrait induire des dysfonctionnements, notamment par des courts-circuits entre les spires. Un autre aspect de l'invention vise à simplifier la connexion du fil bobiné 4 au circuit électrique d'alimentation dudit fil. Comme il en a déjà été fait mention, une des originalités de l'invention consiste à présenter un fil continu entre l'intérieur de l'élément chauffant et l'extérieur de l'élément. L'un des 282711 2 problèmes majeurs de cette réalisation est la fragilité du fil utilisé, qui, lorsqu'il n'est pas bobiné, présente une tenue mécanique relativement faible. Afin de renforcer cette tenue mécanique, une des réalisations envisagées consiste en un bobinage selon un petit diamètre, les spires étant préférentiellement jointives, tel que précédemment exposé. Ce bobinage peut alors être soudé à un conducteur rigide, voire être amené jusqu'au circuit imprimé. Les figures 3a à 3e montrent d'autres réalisations possibles pour obtenir cette consolidation. Les figures 3a et 3b montrent, dans une vue respectivement en coupe et de profil, une variante de la configuration précédemment détaillée, dans laquelle l'extrémité 120 du fil bobiné 40 subit, en plus du changement de diamètre de bobinage, un écrasement latéral qui lui confère une tenue mécanique renforcce perpendiculairement à la direction d'écrasement. En figure 3c, le renforcement de la tenue mécanique de l'extrémité 121 du fil bobiné 42 est assuré essentiellement par un fil annexe 18 sur lequel est enroulé l'extrémité 121. Le bobinage de ladite extrémité peut, dès lors être plus lâche que dans le cas précédent, puisqu'il ne contribue que faiblement à la tenue mécanique de ladite extrémité. En figure 3d, I'extrémité 122 du fil bobiné 44 est torsadée et soudée sur elle-même, rigidifiant le fil en procurant ponctuellement une augmentation apparente de son diamètre. La variante de la figure 3e offre une solution plus simple par une soudure par recouvrement de l'extrémité droite 123 du fil bobiné 46 sur un conducteur 18 judicieusement choisi pour sa tenue mécanique. Une variante de cette configuration consiste en un fil tobulaire dans lequel est introduite puis soudée l'extrémité du fil bobiné. Il est bien entendu tout à fait envisageable, dans le cadre global de l'invention, de réaliser des connexions à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire 2 tel qu'il est fréquemment rencontré dans les éléments chauffants du commerce. 282711 2 La figure 3f montre une telle disposition ou un fil rigide 20 est soudé sur quelques spires terminales du fil bobiné 48. Selon ce cas de figure, on veillera tout particulièrement à ce que l'extrémité libre du fil rigide 20 soit conformée pour permettre un agencement simplifié pour sa connexion, soit par une soudure, soit mécaniquement par un clip sur un récepteur (circuit imprimé, résistance,...). Une telle conformation peut être constituée par une forme en épingle, telle que présenté figure 3f, ou toute autre forme géométrique adaptée à l'effet recherché, comme un crochet, une boucle,... Les figures 4a et 4b montrent un second mode de réalisation de I'invention o chacune des extrémités 61, 71 des enveloppes tubulaires 68, 78 des éléments chauffants 60, 70 présentent une forme évasée 66, 76. Cette configuration peut être réalisée par repoussage des extrémités libres 61, 71 des enveloppes tubulaires après chauffage desdites extrémités. Cette augmentation locale du diamètre de l'enveloppe tubulaire de I'élément chauffant peut ainsi être utilisée pour le maintien en translation des éléments chauffants sur le châssis 10 de l'appareil. En effet, en proposant des encoches dans le châssis de taille correspondant au diamètre initial extérieur de l'élément chauffant, les extrémités élargies de l'enveloppe tubulaire viennent alors buter contre les parois du châssis lorsqu'un mouvement de translation longitudinale des éléments chauffants est initié. Un tel mode de réalisation permet la conception d'un moyen simple pour le maintien des éléments chauffants sur le châssis d'un appareil de cuisson, sans toutefois permettre le blocage en transiation du fil bobiné. Les figures 4a et 4b présentent deux variantes de maintien en translation du fil bobiné. En figure 4a,1'extrémité 64 du fil bobiné 62 rénlise un méandre significatif, par un pliage adapté du fil, apte à coopérer avec la paroi évasée de l'extrémité 66 de l'enveloppe tubulaire 68. Le fil est alors bloqué en translation longitudinale vers la droite selon la figure 4a. En réalisant le même blocage à l'autre extrémité de l'enveloppe tubulaire, on assure le blocage total en translation longitudinale du fil bobiné. 282711 2 La figure 4b montre une variante de réalisation basée sur le même concept de méandre de blocage, par l'intermédiaire d'un fil 74 de bonne tenue mécanique, soudé sur quelques spires terminales du fil résistant 72. Les figures 5a et 5b présentent des variantes de mise en _uvre de ce second mode de réalisation o les deux extrémités 81, 91 de l'enveloppe tubulaire 88, 98 présentent chacune une forme évasée 86, 96 moins abrupte et plus allongée que les formes 66, 76 de l'exemple présenté aux figures 4a et 4b. Cette forme offre les mêmes avantages que la réalisation précédente quant à sa capacité de blocage de l'élément chauffant sur le châssis 10 d'un appareil de cuisson. Elle permet, de plus, de concevoir des embouts de connexion et de maintien du fil bobiné legèrement différents de ceux précédemment décrits. Ainsi, figure 5a, un connecteur 84 ayant une forme générale conique est soudé, par une patte de raccordement 85, à au moins une spire terminale du fil bobiné 82. Le diamètre maximal de la partie conique du connecteur est supérieur à la valeur du diamètre interne de l'enveloppe tubulaire et préférentiellement inférieur, bien que cela ne soit pas une obligation, à la valeur maximale du diamètre interne de l'extrémité évasée de l'enveloppe tubulaire. Selon ce second mode de réalisation de l'invention, la soudure des fils de connexion aux extrémités du fil bobiné peut être effectuée, aux deux extrémités, à l'extérieur de l'enveloppe tubulaire. Notamment, lorsqu'un des fils a été connocté, en étirant légèrement ledit fil, il est également possible d'effectuer la connexion de l'autre extrémité hors de l'enveloppe tubulaire, en l'extrayant élastiquement de ladite enveloppe. Par ailleurs, il est également possible d'étirer suffisamment le fil bobiné, pour qu'une fois cette connexion réalisée, il se rétracte sans retourner complètement à sa position initiale, le connecteur 84 venant buter contre la paroi interne de l'extrémité évasée. Ceci permet alors de maintenir, sous légère tension, le fil bobiné, ce qui renforce son maintien dans l'enveloppe tuGulaire. 282711 2 La figure 5b diffère de la figure 5a par la forme du connecteur 94 utilisé, soudé à l'extrémité du fil bobiné 92 et qui présente au moins une extension parallèle au plan de section du tube, susceptible de venir buter contre la paroi interne de l'extrémité évasée, tel que précédemment décrit. Par la présente invention, les perles d'isolation et de maintien couramment utilisées jusqu'alors sont supprimées, le tube assurant l'isolation avec le bâti ou le châssis de l'appareil. Par ailleurs, il est éga-lement envisagé, selon l'invention, de supprimer les embouts soudés sur le fil bobiné à l'intérieur de l'élément chauffant. La structure est alors réduite à l'extrême en ne comportant que deux pièces: I'enveloppe tuLulaire et le fil bobiné. 282711 2 REVENDICATIONS 1. Elément chauffant (1, 60, 7O, 80, 90) pour appareil de cuisson comportant une enveloppe tubulaire (2, 68, 78, 88, 98) à base de silice ouverte à chaque extrémité, un fil résistant bobiné (4, 40, 42, 44, 46, 48, 62, 72, 82, 92) à l'intérieur de ladite enveloppe (2, 68, 78, 88, 98), caractérisé en ce qu'au moins l'une des extrémités (6, 61, 71, 81, 91) de l'enveloppe présente une augmentation ou une diminution de son diamètre. 2. Elément chauffant (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins l'une des extrémités (6) de l'enveloppe tubulaire (2) présente une diminution de son diamètre, le diamètre minimal interne du tube dans ladite zone étant inférieur au diamètre extérieur du cylindre formé par le fil bobiné (4, 40, 42, 44,46,48). 3. Elément chauffant (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la diminution du diamètre de l'enveloppe tubulaire (2) est rénlisée sur une longueur déterminée ne s'étendant pas jusqu'à sa terminaison. 4. Elément chauffant (60, 70, 80, 90) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des extrémités de l'enveloppe tubulaire (68, 78, 88, 98) présente une augmentation de son diamètre sur la partie terminale (61, 71, 81,91) de ladite enveloppe. 5. Elément chauffant (1, 60, 70, 80, 90) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la modification du diamètre de l'enveloppe tubulaire (2, 68, 78, 88, 98) est obtenue par chauffage local de ladite enveloppe. 6. Elément chauffant (1, 60, 70, 80, 90) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fil résistant (4, 40, 44, 46, 62) est continu d'une extrémité à l'autre de l'enveloppe tubulaire (2, 68, 78, 88, 98) et est connecté au circuit électrique d'alimentation à l'extérieur de l'enveloppe tubulaire (2, 68, 78, 88, 98). 282711 2 7. Elément chauffant (1, 60) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fil résistant (4, 40, 42, 44, 62) présente un changement de mise en forme situé au niveau des extrémités (6, 61) dudit élément chauffant (1, 60). 8. Elément chauffant (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le fil résistant (4) est bobiné selon un diamètre déterminé à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire (2), et bobiné selon un diamètre plus petit au niveau des extrémités (6) de ladite enveloppe (2). 9. Elément chauffant (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce l O que les spires du fil résistant (4), au niveau des extrémités (12), sont .. Jorntves. 10.Appareil de cuisson comportant notamment un chassis (10), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément chauffant (1, 60, 70, 80, 90) conforme à l'une des revendications 1 à 9. 11.Appareil de cuisson selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le châssis (10) comporte des encoches susceptibles de coopérer avec la ou les zone(s) de diamètre modifié des éléments chauffants (1, 60, 70, , 90).