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Perfectionnements aux appareils anti-gel ou dégivreurs à chauf- fage électrique.
La présente invention concerne les appareils anti-gel ou dégivreurs à chauffage électrique, et elle s'applique spécia- lement, quoique non exclusivement, à la protection de parties d'avion. Il est entendu que, dans la description suivante et les revendications annexées, le mot " dégivreur " est utilisé aussi bien pour indiquer l'empêchement de la formation de glace que l'enlèvement de glace.
L'appareil est du type consistant en l'application, sur la surface de l'objet qu'on veut empêcher de ge- ler ou sur lequel on veut empêcher ou réduire l'accumulation de glace en temps de gelée, d'une couche de matière électriquement isolante sur laquelle on dépose une résistance électrique de
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chauffage sous la forme d'une pellicule de métal apposée par pistolage de différents dessins, recouverte elle-même d'une couche extérieure d'isolement et de protection en matière électriquement isolante, des moyens étant prévus pour relier des points conve- nables de la couche métallique à une source de courant, de façon que celle-ci agisse comme une résistance chauffante. Un exemple de dégivreur de ce genre est décrit dans le brevet anglais n 662.540 de la Demanderesse.
Comme il a été dit, l'invention est spécialement ap- plicable à un appareil dégivreur de parties d'avion et, par raison de convenance, l'invention sera décrite ici dans son ap- plication à un tel appareil, quoiqu'elle puisse s'appliquer aussi à d'autres objets, comme des batteries électriques, qu'il faut maintenir au-dessus d'une température déterminée pour empêcher le gel.
Quoiqu'on ait déjà proposé des dégivreurs de ce type et que des expériences aient été faites avec diverses formes d'appa- reils de ce genre, ceux-ci n'ont pas encore atteint le stade de l'exploitation industrielle, surtout parce que les réalisations anciennes ne répondaient pas suffisamment aux conditions d'ap- plication facile au point de vue industriel,, de durée de vie et de facilité de réparation.
La présente invention a pour but de procurer une forme d'appareil anti-gel ou dégivreur à chauffage électrique du type précité et un procédé de fabrication d'un tel appareil qui ré- pondent largement aux exigences de la pratique.
Suivant la présente invention, le procédé de fabrication d'un appareil dégivreur électrique du type précité consiste à premièrement appliquer sur la partie ou l'objet considéré une couche intérieure d'une résine artificielle thermodurcissable électriquement isolante ou d'une matière plastique thermodurcis- sable semblable, ensuite appliquer une pellicule métallique en
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pistolant du métal de manière à constituer une résistance élec- trique, et enfin appliquer une couche extérieure de matière élec- triquement isolante sous la forme d'une résine artificielle ther- mo-durcissable ou d'une matière plastique thermo-durcissable semblable, polymérisant les couches de matière plastique thermo- durcissable.
De préférence, la couche inférieure de matière plastique thermo-durcissable est polymérisée avant application de la pel- licule métallique et il faudra donc veiller, lors de la polymé- risation ultérieure de la couche extérieure de matière plastique thermo-durcissable, à ne pas détériorer la couche intérieure par une cuisson exagérée.
L'expérience montre qu'en choisissant convenablement la résine thermo-durcissable artificielle ou matière plastique thermo- durcissable semblable, la couche obtenue a les propriétés isolan- tes requises et la couche extérieure a une durée de vie et une résistance aux frottements suffisantes, la matière plastique polymérisée étant en substance insensible aux températures aux- quelles elle peut être soumise, par exemple les températures ex- trémes des conditions tropicales quand l'avion est à l'arrêt ou quand le dégivreur est laissé en fonctionnement dans des conditions de vol sans gelée, auquel cas la température de la couche peut dépasser de beaucoup celle obtenue en cas de gel ou dans des con- ditions de vol où du givrage pourrait se produire.
Dans certains cas, la résine ou matière plastique sem- blable thermo-durcissable peut être telle que, si on la laisse au repos suffisamment longtemps, elle se polymérise aux températures atmosphériques normales, mais le plus souvent, pour polymériser, elle devra être portée à une température élevée pendant un laps de temps déterminé. Elle est toujours du type qui, une fois polymérisé, ne se ramollit pas quand il est exposé à des températures relati- vement élevées. Un exemple de résine artificielle de ce genre est
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celle qui est vendue sous le nom d' "Araldite".
La résine ou matière plastique semblable thermo- durcissable peut être appliquée de différentes manières, mais, dans une forme d'exécution préférée de l'invention, une résine thermo-durcissable est appliquée par pistolage au moyen d'un pistolet à brûleur, c'est-à-dire un pistolet qui délivre à la fois la résine et deux flammes de gaz conjuguées qui ramollissent la résine, celle-ci étant appliquée en gouttelettes ramollies qui se soudent sur la surface. Donc, dans une forme d'exécution pré- férée, la résine thermo-durcissable et la pellicule de métal pistolé sont appliquées au moyen de pistolets à brûleurs.
Lorsque, comme ce sera habituellement le cas, chaque couche de résine est chauffée séparément en vue de la polyméri- sation, la chaleur peut être appliquée, par exemple, au moyen de radiateurs chauffants ou en enfermant la partie à chauffer dans une botte de chauffe appropriée ou encore, dans certains cas, la couche extérieure peut être cuite en faisant passer un courant électrique convenable dans la pellicule métallique qui joue le rôle de résistance chauffante portant la couche extérieure à la température de polymérisation requise.
Un procédé de cuisson semblable peut être utilisé, si les deux couches sont polymérisées ensemble après application.]
D'une façon générale, on jugera nécessaire ou souhai- table, a.près application et cuisson de la première couche de ré- sine thermo-durcissable, de polir celle-ci de manière à appliquer la pellicule métallique sur une surface unie. Pendant l'applica- tion de la pellicule métallique, on peut vérifier de temps en temps sa résistance et sa régularité et régler l'application'de manière à obtenir la résistance et le degré de régularité voulus.
A ce sujet, l'expérience montre en pratique, si, comme c'est habituellement le cas, le métal est déposé par l'intermédiaire d'un cache ou d'un écran constitué, par exemple, en recouvrant certaines parties de la surface totale de bandelettes ou disposi- tifs équivalents, qu'on peut obtenir approximativement la valeur
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de résistance voulue, en mesurant la résistance après avoir passé le pistolet sur la surface un nombre déterminé de fois, et en ajoutant ensuite du métal en repassant le pistolet sur la ou les parties nécessaires pour réduire la résistance à la valeur voulue.
La couche de protection extérieure en résine synthétique qui peut être appliquée en une ou plusieurs épaisseurs est de pré- férence aussi polie, après application et cuisson des différentes épaisseurs, de manière à supprimer sensiblement toutes les sur- épaisseurs au-dessus de la pellicule métallique.
Quand, comme c'est habituellement le cas, la surface sur laquelle le dispositif dégivreur à chauffage électrique doit être appliqué, est métallique, par exemple la surface d'une aile d'avion ou une commande, il peut être bon de dépolir légèrement la surface métallique à l'aide de toile d'émeri ou par un léger sablage, après dégraissage et avant application de la couche in- férieure de matière isolante; il peut être utile aussi de râper légèrement la couche inférieure de matière isolante après cuisson, au moyen d'une grosse lime, avant d'appliquer la pellicule métal- lique, à l'effet d'augmenter l'adhérence entre le métal et la matière plastique.
Des difficultés peuvent se présenter dans certains cas, parce que la matière plastique a tendance à " couler " pendant la cuisson à cause de l'échauffement; suivant une autre caracté- ristique de l'invention, cette tendance peut être atténuée en mélangeant à la matière plastique une charge comme de la fine poudre de mica ou une autre matière résistant suffisamment à la température pour ne pas se ramollir à la chaleur.
Dans certains cas, des mesures peuvent être prises pour réduire la transmission de chaleur de la pellicule métallique, à travers la couche inférieure de matière plastique, à la surface même de l'avion, par exemple en donnant à la couche inférieure de matière plastique une épaisseur considérablement plus grande qu'à la couche supérieure.
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Comme il a été dit, l'invention peut être appliquée à des objets ou parties de natures diverses sur lesquelles on désire appliquer un appareil électrique anti-gel ou dégivreur, mais elle s'applique spécialement aux parties d'un avion, et il est entendu que le dessin de la pellicule métallique sera déterminé par la forme de la pièce sur laquelle elle est appliquée, par les carac- téristiques du courant électrique disponible et d'autres consi- dérations.
Deux exemples d'application de l'invention à des parties d'avion sont représentés assez schématiquement, à titre exempla- tif, aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue de face d'une partie du bord frontal d'une aile d'avion à laquelle l'invention est appliquée, avec arrachement d'une partie de la couche isolante extérieure.
La figure 2 est une vue perspective d'un profilage avant pour l'entrée d'air d'une turbine à combustion d'avion, auquel l'invention est appliquée, avec la couche extérieure de matière isolante omise.
La figure 3 est une vue de face du profilage avant re- présenté à la figure 2.
La figure 4 est une section transversale, à très grande échelle, d'une pièce à laquelle l'invention est appliquée, le plan de la coupe étant perpendiculaire à la surface, par exemple la surface de l'aile représentée à la figure 1, et
La figure 5 est une vue semblable à celle de la figure 4, à une échelle un peu réduite, montrant une façon de connecter la couche métallique de l'appareil de l'invention à la source de courant électrique.
Dans la construction représentée à la figure 1, l'aile a un revêtement métallique, représenté en A sur les figures 4 et 5.
Sur ce revêtement est appliquée une couche de résine thermo-durcissable B du type " Araldite " à laquelle on mélange
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de la poudre de mica, comme décrit ci-après. Cette couche est en- suite polymérisée et, de préférence, polie. On applique sur la couche B de matière isolante, par pistolage, une pellicule métal- lique C discontinue dans ce sens qu'elle est divisée en un nombre considérable de bandelettes séparées l'une de l'autre par des lignes Bl le long desquelles il n'y a pas de métal et qui seront dénommées, par convenance, lignes isolantes. Ces lignes repré- sentées à la figure 1 ne sont pas toutes identifiées directement par la référence Bl.
Comme on peut le constater, les bandelettes métalliques voisines sont réunies entre elles, à leurs extrémités, de telle façon que chacune d'un nombre de surfaces composant la superficie totale à laquelle l'invention est appliquée, soit cou- verte d'une série de bandelettes métalliques connectées électri- quement entre elles en série de façon à constituer un chemin électrique en zig-zag.
On applique, sur la pellicule métallique C, une couche E de matière isolante thermo-durcissable qui consiste aussi, de préférence, en un mélange d' "Araldite" et de mica en poudre, comme décrit ci-après, qu'on polymérise ensuite.
Afin de faire circuler le courant électrique par chaque chemin électrique constitué par une série de bandelettes de la couche métallique C comme décrit ci-avant, une borne de connexion électrique est disposée à chaque extrémité de chaque chemin, comme indiqué en D, Dl, D2, D3. La construction et la disposition de chacune des bornes sont représentées à la figure 5; on peut voir qu'une borne consiste en une pointe filetée D4 glissée dans un manchon isolant F monté dans une ouverture dans le revêtement A et muni, à son extrémité inférieure, d'un rebord F1, la pointe D4 ayant une tête D5 à une extrémité et une paire d'écrous D6,D7 à l'autre, l'un servant à bloquer la pointe D4 dans le manchon F et l'autre à serrer l'extrémité d'un conducteur électrique G à la pointe. Le rebord Fl est attaché au revêtement A à l'aide de boulons F2.
A
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On peut remarquer que l'épaisseur de la tête D5 est égale à l'épaisseur de la couche isolante intérieure B, et la pellicule métallique C passe sur la surface extérieure de la tête D5 de manière à y être connectée électriquement. Par conséquent chacun des points appropriés de la couche métallique C est relié par une borne à un conducteur électrique G, sans que cela forme une bosse appréciable à la surface supérieure de la couche extérieure E.
Dans l'autre forme d'exécution de l'invention repré- sentée aux figures 2 et 3, la disposition générale des couches et des bornes sera la même que celle décrite ci-dessus avec référence aux figures 4 et 5, ces'figures pouvant donc représenter aussi bien des coupes du profilage avant des figures 2 et 3 dans des plans perpendiculaires à la surface extérieure du profilage.
Le profilage avant comprend une coque métallique inté- rieure A de forme aérodynamique, sur laquelle on applique la couche inférieure de matière isolante thermo-durcissable B re- couverte, après polymérisation, d'une pellicule métallique C sur laquelle on dépose une couche extérieure E de matière isolante thermo-durcissable, polymérisée par la suite. Dans le cas considé- ré, la pellicule métallique est subdivisée en une série de ban- delettes séparées par des lignes isolantes B2 circonférentielles incomplètes, de manière que les bandelettes bordées par les lignes constituent une paire de chemins parallèles pour le passage du courant électrique, comme les flèches l'indiquent, chaque chemin comprenant les parties des bandelettes se trouvant dans une demi- circonférence du profilage.
Pour pouvoir disposer symétriquement les bornes de connexion sur le profilage, une bandelette longitudi- nale Cl relie le milieu de la bandelette circonférentielle la plus proche du nez à un point près du milieu de la bandelette circon- férentielle la plus extérieure.
Des bornes D8 et D9 construites et disposées cornue à la
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figure 5 sont montées respectivement à l'extrémité extérieure de la bandelette Cl et en un point diamétralement opposé sur la ban- delette circonférentielle la plus extérieure de la pellicule métal- lique, constituant ainsi les deux chemins parallèles pour le courant électrique indiqués par les flèches et déjà mentionnés.
Le procédé de fabrication, suivant l'invention, d'un appareil de chauffage conforme à l'invention, représenté aux dessins et décrit ci-dessus, peut être comme suit.
La surface extérieure du revêtement A est d'abord légè- rement dépolie au moyen d'un abrasif non métallique et dégraissée à l'aide d'un décapant connu. Les bornes sont mises en place dans le revêtement, comme représenté à la figure 5, la hauteur de la tête de chaque borne étant cependant initialement comme indiquée en D10 par la ligne en traits interrompus.
Un mélange intime de trois parties en poids de matière isolante thermodurcissable connue sous le nom d' "Araldite type 1 naturelle " en poudre et d'une partie en poids de mica en poudre, les deux matières passant le tamis n 72 des British Standards et étant arrêtées par le tamis n 150 des British Standards, est en- suite appliqué sur la surface du revêtement A, au moyen d'un pis- tolet à brûleurs, par exemple un pistolet du type Scheri, en une épaisseur comprise entre 0,02 et 0,04 pouce (0,5 à 1 mm.), la couche d'application ayant, de préférence, une épaisseur légè- rement supérieure à l'épaisseur finale.
Cette couche est ensuite soumise à cuisson, pendant une heure environ, à une température comprise entre 170 C et 190 C puis polie à son épaisseur défini- tive, la couche de matière recouvrant la tête D5 de chaque borne de connexion étant entièrement enlevée par polissage, en tous cas, jusqu'à un niveau inférieur à la face supérieure initiale D10 de la tête de la borne, et la face supérieure de la tête étant simultanément polie de manière à se trouver à nu dans le même plan que la face supérieure de la couche B environnante.
Une couche d'aluminium est ensuite appliquée sur la
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surface de la couche isolante polymérisée au moyen d'un pistolet à brûleurs, le métal étant sensiblement pur, c'est-à-dire ayant une pureté d'au moins 99,4% avant pistolage, l'application se faisant aussi, de préférence, au moyen d'un pistolet à brûleurs du type Scheri, avec de l'aluminium en poudre sèche passant le tamis n 72 et étant arrêté par le tamis n 150 des British Standards.
Les lignes isolantes Bl et B2 peuvent être produites, au cours de cette opération, en plaçant un cache convenable sur la surface avant application du métal, de façon à empêcher le dépôt de métal à l'endroit des lignes isolantes Bl et B2. Ou bien, toute la surface peut être pistolée, et, dans ce cas, les lignes isolantes Bl et B2 sont tracées en découpant, mécaniqu ement ou à la main, la surface métallique de manière à mettre à nu la sur- face de la couche isolante B de base.
En tous cas, les différentes parties de la pellicule métallique peuvent avoir leur épaisseur vérifiée en mesurant leur résistance électrique et on peut ajuster convenablement la résistance en ajoutant, où il le faut, du métal supplémentaire, de manière à obtenir la résistance totale voulue pour chacun des chemins parcourus par le courant électrique, entre bornes.
Après application de la pellicule métallique et traçage des lignes isolantes, on applique la couche isolante de protection extérieure E, déposée de nouveau au moyen d'un pistolet à brû- leurs utilisant un mélange de trois parties en poids d' "Araldite type 1 naturelle " en poudre et une partie en poids de mica en poudre, les poudres ayant la même gamme de dimensions que pour la couche isolante B de base.
L'épaisseur d'application de la couche isolante exté- rieure de protection E est telle qu'après cuisson et finition dé- crite ci-après, elle soit comprise entre 0,009 et 0,012 pouce (0,22 et 0,3 mm).
Après application, la couche isolante de protection extérieure E est soumise à cuisson, pendant une heure environ,
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à une température comprise entre 170 et 190 C et sa surface extérieure est ensuite polie et légèrement glacée, en veillant à ce que l'épaisseur finale, surtout au-dessus des bornes, soit comprise entre 0,009 et 0,012 pouce (0,22 et 0,3 mm), comme précité*
Si on le désire, le temps de cuisson de chaque couche isolante peut être plus long que celui indiqué ci-avant, mais il ne dépassera jamais 20 heures avec de 1' "Araldite type 1 naturelle" en poudre, si on veut maintenir les couches isolantes dans leurs meilleures conditions.
Les différentes couches peuvent être pistolées à la main, quand le pistolet est mis entre les mains d'un opérateur expé- rimenté, qui apprend, par expérience, à connaître la vitesse du mouvement, le nombre de balayages du pistolet, la distance entre le pistolet et la surface et d'autres facteurs nécessaires pour obtenir une couche régulière de l'épaisseur voulue avec une précision raisonnable ; les cas où l'application manuelle convient, ceci constitue un procédé satisfaisant pour la mise en pratique de l'invention.
Dans d'autres cas, où le type de surface à laquelle l'in- vention est appliquée le permet, les couches peuvent être ap- pliquées par commande automatique, en montant, par exemple, le pistolet et l'objet auquel l'invention doit être appliquée sur des supports dont un, au moins, se déplace automatiquement, de manière à mouvoir le support et le pistolet relativement l'un à l'autre d'une façon déterminée et à une vitesse relative déter- minée par l'expérience et les essais de production de couches de l'épaisseur voulue.
Par exemple, en appliquant l'invention à un profilage comme représenté aux figures 2 et 3, le profilage peut être monté sur une tête pivotante commandée mécaniquement et on peut le faire tourner pendant l'application de chaque couche à une vitesse déterminée, le pistolet étant monté sur un support qui se
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déplace suivant un chemin déterminé dans une direction longi- tudinale donnée et à une vitesse donnée, qui peut varier automatiquement suivant une loi déterminée de manière à appliquer une couche d'épaisseur approximativement uniforme sur la surface du profilage.
Il faut remarquer que les matières déterminées utilisées pour la formation des couches isolantes et de la pellicule métal- lique dans l'exemple ci-dessus, sont données à titre exemplatif seulement, que le type de matière isolante thermo-durcissable utilisée pour les couches isolantes et de métal pour la pellicule métallique, les temps de cuisson, les épaisseurs de métal et des autres couches et les matériaux utilisés peuvent varier. Par exem- ple, au lieu d'aluminium on peut utiliser un métal ou un alliage à conductivité relativement faible, ce qui permet d'avoir des couches plus épaisses ou plus larges ou les deux pour une résis- tance électrique donnée.
Il est clair cependant qu'en tous les cas, l'appareil de'chauffage comprend, à l'état achevé, des couches de matière isolante thermo-durcissable polymérisée avec des couches con- ductrices de métal entre elles, appliquées par pistolet, les couches isolantes étant réunies entre elles par les " lignes isolantes marquées dans la pellicule métallique.
L'invention peut donc s'appliquer facilement à des surfaces ayant une grande variété de contours, y compris des surfaces avec des courbures compliquées comme on en trouve sur un avion et, en outre, la matière plastique thermo-durcissable peut être très résistante aux frottements de sorte que la couche extérieure est capable de résister très bien au frottement de l'eau et d'autres matières auxquelles les bords frontaux des parties d'avion sont exposés dans un courant d'air. Après cuisson, la matière plastique thermo-durcissable résiste très bien à toute température à laquelle elle pourrait être soumise à cause de la
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pellicule métallique, quand l'appareil fonctionnerait dans des conditions où sa température monte à un niveau bien supérieur à celui atteint en cas de gel ou de givrage.
Comme les dessins le montrent, de préférence, la couche isolante B de base est plus épaisse que la couche isolante de pro- tection extérieure E, parce qu'ainsi la conduction de chaleur de la pellicule métallique C vers le revêtement métallique A tend à être réduite, tandis que la chaleur transmise vers la surface de la couche isolante de protection extérieure E et servant à enlever la glace ou à empêcher sa formation, est augmentée.
Il ressort clairement que lorsque l'invention est appli- quée au bord frontal d'une aile d'avion, ou d'une surface de com- mande, comme l'exemple de la figure 1 des dessins, l'appareil dégivreur électrique complet comprenant la présente invention peut être du type décrit dans le brevet anglais n 662. 540, auquel cas les bornes D et Dl seront, en fonctionnement, continuellement connectées à la source de courant électrique, tandis que les différentes paires de bornes D2 , D3 sont connectées à la source de courant électrique à des moments déterminés, comme décrits dans ledit brevet de la Demanderesse.
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