Brevet FR2848374A1 — publié le 20040611

PROCEDE D'INTEGRATION D'UNE RESISTANCE CHAUFFANTE ELECTRIQUE DANS UN ELEMENT DISSIPATEUR THERMIQUE ET ELEMENT CHAUFFANT AINSI OBTENU La présente invention a trait à la réalisation d'éléments chauffants destinés à des appareils de chauffage par rayonnement, convection ou accumulation, ainsi qu'à des appareils de cuisson tels que par exemple des grills. Le but de l'invention est de réaliser des éléments chauffants du type comprenant une résistance chauffante électrique intégrée dans la masse d'un élément dissipateur thermique, dans lesquels les transferts thermiques entre la résistance et l'élément dissipateur sont optimaux. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'intégration d'une 10 résistance chauffante électrique dans un élément dissipateur thermique, caractérisé en ce qu'il consiste: - à réaliser par moulage ledit élément dissipateur thermique, - à conformer, lors du moulage de l'élément, au moins une gorge dans au moins l'une des faces de l'élément, 1i5 - à disposer ladite résistance dans ladite gorge, - et à assurer un contact d'échange thermique avec ladite gorge optimal par un pressage approprié exercé sur ladite résistance. Dans un premier mode de mise en oeuvre du procédé, appliqué à l'intégration d'une résistance chauffante du type boudiné dans une plaque 20 moulée métallique, on réalise par moulage une gorge à flancs droits, on dépose dans la gorge un lit d'une matière pulvérulente isolante électriquement, réfractaire, on réalise dans le lit de matière pulvérulente une empreinte de réception de la résistance, on dépose la résistance dans ladite empreinte, on recouvre la résistance de ladite matière pulvérulente, on comprime l'ensemble matière pulvérulenterésistance électrique, puis on soumet ladite matière à une 5 cuisson à une température appropriée afin de lui conférer les meilleures qualités possibles de résistance mécanique et diélectrique, et d'élasticité aux dilatations et rétreint. Suivant un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé, appliqué à l'intégration d'une résistance électrique blindée dans une plaque moulée en 10 fonte d'acier, on réalise par moulage une gorge à flancs en contredépouille, on dispose la résistance blindée dans la gorge, puis on comprime la résistance en sorte, par déformation, de prendre la forme de la gorge et d'obtenir un contact intime optimal entre la résistance et ladite plaque dissipatrice. Suivant encore un autre mode de mise en oeuvre du procédé, appliqué à 15 l'intégration d'une résistance électrique blindée dans une plaque en un matériau susceptible de déformation, on réalise par moulage une gorge à flancs droits surélevés, on dispose la résistance dans la gorge, puis on comprime lesdits flancs surélevés en sorte de les rabattre contre la résistance et de contraindre la résistance à épouser intimement ladite gorge. D'autres caractéristiques et avantages du procédé de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de l'une des faces d'une plaque dissipatrice thermique rectangulaire métallique; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il-Il de la plaque de la figure 1; - la figure 3 est une vue de dessus de la plaque de la figure 1 - les figures 4, 5 et 6 sont des vues en coupe transversale d'une gorge de la plaque de la figure 1, illustrant trois étapes du procédé de 30 l'invention; - la figure 7 est un schéma illustrant le raccordement électrique d'une résistance intégrée dans la plaque de la figure 1; - les figures 8 et 9 sont des vues en coupe transversale d'une gorge d'un autre type réalisée dans une plaque semblable à celle de la figure 1, illustrant deux étapes d'un autre mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention; - les figures 10 et 11 sont des vues en coupe transversale d'une gorge d'encore un autre type réalisée dans une plaque semblable à celle de la figure 1, illustrant deux étapes d'un troisième mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, et - la figure 1 2 illustre la réalisation d'un élément chauffant à résistance 1 0 blindée sertie conformément audit troisième mode de mise en oeuvre. Sur la figure 1 on a représenté schématiquement en 1 une plaque dissipatrice thermique métallique moulée devant intégrer une résistance chauffante électrique (non représentée) et plus particulièrement une résistance électrique conventionnelle de type boudinée de section circulaire ou aplatie à 1 5 la manière connue. Une telle résistance est par exemple en alliages conventionnels tels que cupronickel, nickel-chrome, fer, nickel-aluminium, etc... et est de forme générale cylindrique (résistance de section circulaire) ou à spires aplaties de forme oblongue (résistance de section aplatie). La plaque 1 est en un matériau métallique moulable conventionnel, quelconque, tel que fonte d'acier, fonte d'alliage léger (à base d'aluminium) ou encore de cuivre ou d'alliage à base de cuivre. La plaque 1 comporte dans le mode de réalisation représenté des ailettes dissipatrices 2 sur ses deux faces opposées. Il est à noter que les 25 ailettes 2 ont mêmes hauteur et profil sur les deux faces, mais il pourrait en être autrement. De même, les ailettes 2 pourraient n'être prévues que sur une seule face, ou même être totalement absentes. Lors du moulage de la plaque 1, de forme et dimensions variables, on réalise sur au moins l'une des faces de la plaque, une gorge ou rigole 3, dont 30 la forme et le profil peuvent bien entendu varier selon les applications. Une seule gorge 3 est prévue dans le mode de réalisation représenté, mais il est bien entendu possible de réaliser plusieurs gorges indépendantes. La gorge 3 a une section à fond plat (figure 4 à 6) et deux flancs latéraux droits définis par deux nervures 4 courant à la surface de la plaque, ces nervures n'étant pas représentées sur la figure 2. Bien entendu la gorge 3 peut être réalisée toute entière dans l'épaisseur de la plaque 1. Dans la gorge 3 est déposé un lit 5 d'une matière pulvérulente isolante réfractaire, par exemple un mélange conventionnel de magnésium et de Kaolin, de magnésie électrofondue, de stéatite, de corindon ou de tout autre matériau approprié. Dans ce lit 5 est formée (figure 4) une empreinte 6 destinée à recevoir 10 (figure 5) une résistance électrique boudinée 7 telle que définie plus haut. La résistance 7 est maintenue en place par tous moyens appropriés. Par ailleurs, des connexions 8 serties ou soudées aux extrémités de la résistance 7 (figure 7) assurent la liaison avec le cordon d'alimentation 9. La résistance 7 est ensuite recouverte (figure 6) de matière pulvérulente 15 isolante réfractaire 10, l'ensemble du matériau pulvérulent (5, 10) avec la résistance 7 noyée à l'intérieur, étant soumis à une forte pression à l'aide d'une presse, en sorte de remplir tout l'espace entre spires de la résistance 7 et toute la gorge 3 de matière isolante. Enfin, une opération de cuisson à une température appropriée au 20 mélange réfractaire (5, 10) confère à ce dernier les meilleures qualités possibles de résistance mécanique, de résistance diélectrique et d'élasticité aux dilatations et au rétreint. Immédiatement avant cette cuisson, ou bien après, on peut avantageusement revêtir d'un vernis le matériau isolant réfractaire pour éviter 25 toute éventuelle reprise d'humidité. Les figures 8 et 9 illustrent un autre mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, plus particulièrement appliqué à l'intégration d'une résistance électrique du type blindé 11 (figure 9) dans une plaque 1' de forme générale semblable à celle de la figure 1, mais réalisée en fonte d'acier. Ce matériau ne permet pas de déformation élastique, aussi, conformément à l'invention on réalise lors du moulage de la plaque 1' une gorge 3' (figure 8) à flancs 12 en contre-dépouille. La résistance blindée 11 qui comprend un conducteur central 1 3 noyé dans un matériau isolant réfractaire 14, le tout étant enveloppé dans une gaine 1 5 en acier ou en aluminium, par exemple, est disposée au dessus de la gorge 3', puis, par déformation à la presse on contraint la résistance à 5 pénétrer dans la gorge et occuper tout son espace, assurant ainsi un contact intime avec la plaque 1'. La gorge 3' est bien entendu dimensionnée en fonction de la section de la résistance 11, de façon à être totalement occupée en fin de pressage de la résistance. Les figures 1i0 et 11 illustrent encore un autre mode de mise en oeuvre 10 du procédé, plus spécialement appliqué à l'intégration d'une résistance blindée 1 1 (figure 1 1) dans une plaque 1 " en un matériau susceptible de déformation tel qu'une fonte d'aluminium ou de cuivre ou un alliage de cuivre. A cet effet, lors du moulage de la plaque 1" on réalise une gorge 3" avec deux flancs latéraux droits mais surélevés 16. La gorge 3" présente ici 1 5 une largeur sensiblement égale au diamètre de la résistance 1 1. Après mise en place de la résistance dans la gorge, les flancs 1 6 sont, à la presse, rabattus en direction de la résistance 11 en sorte d'être plaqués contre celle-ci et d'assurer (figure 1 1) un contact intime optimal entre la résistance 11 et la plaque dissipatrice 1". La figure 12 illustre la réalisation d'un élément chauffant conformément au procédé des figures 10 et 1 1 et comprenant un élément dissipateur thermique 1 7 formé d'une plaque rectangulaire d'épaisseur uniforme, munie d'un côté d'ailettes 1 8 de diffusion thermique et de l'autre côté, d'une résistance électrique blindée 1i1 sertie dans un canal 1 9 réalisé par moulage en 25 saillie sur la plaque et dont les deux flancs sont rabattus contre ladite résistance 11. REVENDICATIONS 1. Procédé d'intégration d'une résistance chauffante électrique (7, 11) dans un élément dissipateur thermique (1, 1', 1"), caractérisé en ce qu'il consiste: - à réaliser par moulage ledit élément dissipateur thermique (1, 1, I "), - à conformer, lors du moulage de l'élément, au moins une gorge (3, 3', 3") dans au moins l'une des faces de l'élément, - à disposer ladite résistance (7, 1 1) dans ladite gorge (3, 3', 3"), - et à assurer un contact d'échange thermique avec ladite gorge 10 (3, 3', 3") optimal par un pressage approprié exercé sur ladite résistance (7, 11). 2. Procédé suivant la revendication 1, plus particulièrement appliqué à l'intégration d'une résistance chauffante du type boudiné (7) dans une plaque moulée métallique (1), caractérisé en ce qu'on réalise par moulage une gorge à 15 flancs droits (3), on dépose dans la gorge (3) un lit (5) d'une matière pulvérulente isolante électriquement, réfractaire, on réalise dans le lit de matière pulvérulente (5) une empreinte (6) de réception de la résistance (7), on dépose la résistance dans ladite empreinte (6), on recouvre la résistance (7) de ladite matière pulvérulente (10), on comprime l'ensemble matière pulvérulente 20 (5, 1 0) - résistance électrique (7), puis on soumet ladite matière (5, 1 0) à une cuisson à une température appropriée afin de lui conférer les meilleures qualités possibles de résistance mécanique et diélectrique, et d'élasticité aux dilatations et rétreint. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'une couche 25 de vernis est appliquée sur la matière isolante réfractaire (5, 1i0) avant ou après l'étape de cuisson. 4. Procédé suivant la revendication 1, plus particulièrement appliqué à l'intégration d'une résistance électrique blindée (11) dans une plaque moulée en fonte d'acier (1') caractérisé en ce qu'on réalise par moulage une gorge (3') à flancs en contre-dépouille (12), on dispose la résistance blindée (11) dans la gorge (3'), puis on comprime la résistance en sorte, par déformation, de prendre la forme de la gorge (3') et d'obtenir un contact intime optimal entre la résistance (1 1) et ladite plaque dissipatrice (1 '). 5. Procédé suivant la revendication 1, plus particulièrement appliqué à l'intégration d'une résistance électrique blindée (1 1) dans une plaque (1") en un matériau susceptible deadéformation, caractérisé en ce qu'on réalise par moulage une gorge (3") à flancs droits (16) surélevés, on dispose la résistance (11) dans la gorge (3"), puis on comprime lesdits flancs surélevés 10 (16) en sorte de les rabattre contre la résistance (11) et de contraindre la résistance à épouser intimement ladite gorge (3"). 6. Elément chauffant comprenant une résistance électrique (7, 11) intégrée dans un élément dissipateur thermique (1, 1', 1") conformément au procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 15