EP0807367B1 - Element chauffant avec plaque diffusante et procede d'assemblage dudit ensemble - Google Patents

Element chauffant avec plaque diffusante et procede d'assemblage dudit ensemble Download PDF

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EP0807367B1
EP0807367B1 EP96902320A EP96902320A EP0807367B1 EP 0807367 B1 EP0807367 B1 EP 0807367B1 EP 96902320 A EP96902320 A EP 96902320A EP 96902320 A EP96902320 A EP 96902320A EP 0807367 B1 EP0807367 B1 EP 0807367B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
assembling
diffusing plate
stamping
electric heater
plate
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP96902320A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0807367A1 (fr
Inventor
Henri Galliou
Roger Schaich
Alain Bourdin
Gérard Saudry-Dreyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEB SA
Original Assignee
SEB SA
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Filing date
Publication date
Priority claimed from FR9501347A external-priority patent/FR2730119B1/fr
Priority claimed from FR9501348A external-priority patent/FR2730120B1/fr
Application filed by SEB SA filed Critical SEB SA
Publication of EP0807367A1 publication Critical patent/EP0807367A1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/50—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material heating conductor arranged in metal tubes, the radiating surface having heat-conducting fins
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/688—Fabrication of the plates

Definitions

  • the present invention relates to the field of heating assemblies electrical in general and applies more particularly to assemblies electric heaters comprising at least one diffusing plate and at least a heating element fixed against said plate. According to an advantageous variant of the invention, a cover plate is also provided.
  • Electric heating assemblies with diffusing plates are already known.
  • One of the drawbacks of these sets lies in the complexity of the method of assembling the various constituent elements. Indeed, in the in most cases the heating elements are attached to another element such as a support, for example by welding. The realization of such a weld requires sophisticated tools and involves a long and costly procedure. This operation greatly affects the aesthetic appearance of the attached elements, and, is the source of many quality problems.
  • the object of the invention is precisely to remedy the drawbacks and / or the aforementioned limitations, and proposes a method making it possible to produce an assembly electric heater comprising at least one diffusing plate and at least one heating element fixed against said plate, said assembly being produced by hot stamping.
  • the invention also provides the electric heating assembly assembled by hot stamping resulting.
  • a groove is then preformed in the plate or plates in question.
  • the path of the throat is advantageously similar to that of the corresponding heating element.
  • the material of the diffusing plate interferes at least partially around the elements heating by creep of this material.
  • the material of the diffusing plate fills the portion of the groove initially left free by the heating element, so as to surround at least partially this one. In this way, a resistant and durable fixing is obtained.
  • the striking tool is advantageously shaped according to the profile of the heating element, in particular for the purpose of minimize the stresses suffered by the latter during typing.
  • Another object of the invention is to propose an electric heating assembly which is perfectly waterproof.
  • electric heater comprising the features of claim 1.
  • An electric heating assembly is also provided, assembled according to the process described above, comprising at least one diffusing plate of material metallic, and at least one heating element placed against said plate, characterized in that the assembly is maintained by an intimate mechanical connection between the diffusing plate and the heating element (s).
  • this electric heating assembly is innumerable.
  • steam generators for ironing, cleaning, etc.
  • coffee makers for ironing, cleaning, etc.
  • kettles for steaming vessels
  • steaming vessels pressure or no
  • all kinds of cooking vessels heaters such as frying pans, pots, wok, fryers, hotplates, hobs of particular shapes
  • meat grills waffle irons, crepe makers, ovens, radiant panels for electric heating, soles of iron, and in general, any device comprising a crimped or overmolded heating element, etc.
  • the electric heater assembly comprises a diffusing plate 1, preferably produced using a metallic material with good malleability when heated to moderate temperature. It may for example be an alloy plate aluminum or copper whose shape can vary according to a very wide range of possibilities depending on the intended use of the set.
  • One (or more) heating element 4 is disposed against the diffusing plate 1 (the singular used in the rest of this application for reasons of simplification actually means either possibility). It is preferably an armored heating element of known type.
  • the radial section of the element heater may be substantially circular, triangular or the like.
  • the path followed by the heating element in the plane varies according to the modes of execution. It can be a circular path, a path in serpentine, oval or any shape. It is also possible to provide several heating elements, arranged for example side by side or still in concentric circles.
  • plates are used not preformed.
  • the strike then has the effect of causing a partial movement material around the heating element and / or to penetrate at least partially the heating element in the diffusing plate.
  • one or more grooves 3 are then preformed in the plates in question, so as to form a housing in which rests at minus a portion of the radial section of the corresponding heating element.
  • the groove path is advantageously similar to that of the element corresponding heater.
  • the striking dies 10 are advantageously shaped as a function of the desired final outline of the whole. It is therefore advantageous to preform the grooves in the diffusing plate according to the desired final contour. Under the effect of striking, the material of the diffusing plate fills the portion of the groove initially left free by the heating element, so as to surround at at least partially this one.
  • the striking tool is advantageously shaped with a groove whose shape advantageously corresponds to the profile of the element heating.
  • the grooves 3 or 3 ' are shaped and arranged so as to minimize the deformations undergone by the casing 5 (fig. 1 and 1 ') of the heating element 4 so that these deformations remain within acceptable limits, in particular in the purpose of avoiding any short circuit between the casing 5 and the core 6 of the element heating 4.
  • the diffusing plate 1 plays in particular a role of conduction and distribution of thermal energy. In this way, thanks to a larger surface of transmission, avoiding unfavorable local overheating zones. For this reason, it is advantageous to use a material having good thermal conductivity characteristics.
  • the diffusing plate can fulfill a multiplicity of other functions. So it can be a plate substantially flat serving for example as a support on which a object intended to be heated, such as for example a cooking vessel. he can also be the bottom of a container. In this case, the outline of the plate can be shaped to serve as walls for the container.
  • the plate can also be juxtaposed to another element, itself serving as the bottom of a container.
  • This variant allows to adapt with a great ease the heating assembly according to the invention to a multiplicity elements, in particular in order to obtain heating characteristics optimal.
  • the diffusing plate makes it possible in particular to transmit the thermal energy generated by the heating element from it towards the free surface 9 of the diffusing plate 1.
  • the electric heating unit can also be configured according to other types of applications, to serve for example as a heating panel. In such a case, it is advantageous to isolate the external face of the plate 2 and provide a support means allowing the assembly to be arranged vertically.
  • the free face 9 of the diffusing plate 1 is then advantageously configured to in order to optimize the heat transmission surface, for example with a profile with a series of fins, as illustrated in Figure 3.
  • the assembly electric heater is configured to form the body of an iron soleplate to redo.
  • the conductive material for example a aluminum alloy
  • the conductive material for example a aluminum alloy
  • Plate 20 arranged against the free face 12 of the diffusing plate and struck simultaneously with the other elements of the whole serves as a sole.
  • the ends 7 (fig. 1) of the heating element can be folded in a direction opposite to plate 1 and thus move away from the assembly.
  • the tips thus arranged can be used for a standard type connection.
  • the tips 7 can also extend in the plane of the assembly for exit by the side of it.
  • the hitting dies are then provided with clearances to avoid any damage that could be caused to said tips.
  • sensors in particular temperature sensors, enabling regulation and / or the safety of the heating assembly.
  • sensors of known type, can be inserted between plates 1 and 2, for example near the heating element.
  • Figure 2 illustrates the process used to assemble the different elements constituents of the electric heating assembly according to the invention.
  • an assembly consisting of a plate 1 is used and at least a heating element 4, the plate whether or not comprising one or more grooves 3 preformed.
  • the hot stamping is then carried out.
  • This hot stamping is advantageously carried out at a temperature allowing optimal creep of the material constituting the diffusing plate 1.
  • this temperature is between 400 ° C and 500 ° C and preferably around 455 ° C.
  • the assembly of the different elements by hot stamping allows the whole is maintained by an intimate mechanical connection between the diffusing plate 1 and the adjoining portion of the heating elements 4.
  • Figure 1 illustrates the result obtained with an element heater of substantially triangular section. In this case, the material of the plate 1, after creep, partially surrounds the edges of the heating element.
  • Figure 4 illustrates the result obtained with a heating element of substantially circular section arranged against a plate forming a sole of iron.
  • Hot stamping therefore has a multiple effect: strong cohesion between the heating element 4 and the adjacent portion of the diffusing plate 1, in particular the portion of the groove 3 filled by creep of the material of the diffusing plate.
  • the resulting electric heating assembly therefore has a very large cohesion. It is also strong, stable and durable.
  • the simplicity and the speed of the hot stamping process allows a wide range to be obtained of different embodiments, at a very advantageous cost.
  • the process of hot typing also lends itself well to automation.
  • a second advantageous embodiment of the invention is illustrated in Figures 1 'to 5'.
  • the elements corresponding to those of Figures 1 to 5 have the same reference numbers.
  • a cover plate 2 is arranged against the first plate, so as to cover the heating element. It is a plate made of a harder alloy than that of the plate diffusing 1, so as to promote the creep of the plate 1 during assembly, as described below. So we use a metal plate 2 advantageously made of steel.
  • the cover plate advantageously occupies the entire covered area by the diffusing plate. It can extend more or less over the sides, as shown in Figure 1 ', so as to allow the formation of an edge 11 by example. It can also cover a smaller area and / or present openings or clearances where the plate 1 is free. We obtain then only a partial covering of the plate 1. According to various modes of realization, it is also possible to provide several plates of cover 2 arranged on the side of the heating element and / or even against the free face 9 of the diffusing plate 1 as described later in the example of an iron soleplate.
  • one or more grooves 3 are then preformed in the or the plates in question, so as to form a housing in which rests at least a portion of the radial section of the corresponding heating element.
  • the path of the groove is advantageously similar to that of the element corresponding heater. If you use a rather rigid cover plate and thick, the preformed grooves have the advantage of protecting the heating element placed in this groove during striking.
  • the striking dies 10 are advantageously shaped as a function of the desired final contour of the cover plate and of the whole assembly. It is therefore advantageous to preform the grooves 3 'in the image of the desired final contour.
  • the heating element benefits from a protection minimizing the deformations it could undergo during typing, since the plate of covering is for all practical purposes not distorted during typing.
  • non-preformed plates are used. It is then advantageous to use a thinner and / or more cover plate flexible, so as to allow this plate to follow the contour of the element heating and / or the one provided on the impact die, avoiding deterioration the heating element when typing. So, especially in the case of the figure 5a ', where no groove is preformed in the plates of the assembly, the strike 10 is advantageously shaped with a groove 3 'whose shape advantageously corresponds to the profile of the heating element.
  • the groove is provided in the diffusing plate.
  • the grooves 3 or 3 ' are shaped and arranged so as to minimize the deformations undergone by the casing 5 of the heating element 4 so that these deformations remain within acceptable limits, in particular for the purpose avoid any short circuit between the casing 5 and the core 6 of the heating element 4.
  • the material of the diffusing plate fills the portion of the groove initially left free by the heating element, so as to surround at at least partially this one.
  • the diffusing plate 1 plays in particular a role of conduction and distribution of thermal energy. In this way, thanks to a larger surface of transmission, avoiding unfavorable local overheating zones. For this reason, it is advantageous to use a material having good thermal conductivity characteristics. Given the holding effect provided by the addition of at least one attached plate, it is possible to make a heating assembly comprising several diffusing plates 1 juxtaposed to each other. The plates are then preferably placed close immediately relative to each other, or so as to be in contact with each other with the other.
  • the electric heating assembly is configured so as to form the body of an iron soleplate.
  • the material conductor for example an aluminum alloy, is advantageously arranged between two cover plates 2 and 20, for example made of stainless steel.
  • the plate 2 plays a role similar to that described above.
  • a sole plate of a known type whose sliding properties and wear resistance are advantageous. It is also possible to fix the plate 20 after striking, for example by gluing, riveting or screwing.
  • the ends 7 of the heating element can be folded in a direction opposite plate 1 and exit from the assembly through holes or grooves specially provided for this purpose in the cover plate.
  • the tips thus arranged can be used for a standard type connection.
  • the tips 7 can also extend in the plane of the assembly for exit by the side of it.
  • the hitting dies are provided with clearances to avoid any damage that could be caused to said tips.
  • sensors in particular temperature sensors, enabling regulation and / or the safety of the heating assembly.
  • sensors of known type, can be inserted between plates 1 and 2, for example near the element heating.
  • Figure 2 Illustrates the process used for assembling the different elements constituents of the electric heating assembly according to the invention.
  • a set of plates 1 and 2 is used and at least one heating element 4, the plates optionally comprising one or more grooves 3 preformed.
  • the hot stamping is then carried out.
  • This hot stamping is advantageously carried out at a temperature allowing optimal creep of the material constituting the diffusing plate 1.
  • this temperature is between 400 ° C and 500 ° C and preferably around 455 ° C.
  • the minimum pressure exerted during striking is advantageously around 250 N / mm 2 and the striking speed is generally at least 0.30 m / s.
  • the assembly of the different elements by hot stamping allows the whole either maintained by an intimate mechanical connection between on the one hand the plate diffusing 1 and the cover plate 2 and on the other hand between the portion adjacent to the plate 1 and the heating element (s) 4.
  • Hot stamping therefore has a multiple effect: on the one hand, strong cohesion between the diffusing plates 1 and the covering plates 2 and / or 20 reported; on the other hand, strong cohesion between the heating element 4 and the adjacent portion of the diffusing plate 1, in particular the portion of the groove 3 filled by creep of the material of the diffusing plate.
  • This cohesive force also provides an additional clamping effect on the element heater 4 fixedly held between the portion of the cover plate 2 partially surrounding it and the adjacent portion of the diffusing plate 1.
  • the resulting electric heating assembly therefore has a very large cohesion. It is also strong, stable and durable.
  • the simplicity and the speed of the hot stamping process allows a wide range to be obtained of different embodiments, at a very advantageous cost.
  • the process of hot typing also lends itself well to automation.
  • the assembly process and the electric heating assembly according to the invention therefore make it possible to obtain, for example, a heating base or a thermal diffuser which can be regulated according to several heating stages, offering high thermal efficiency and optimal heat distribution and able to support significant powers without decohesion of the assembly long-term.
  • the shapes and dimensions of the heating assembly may vary depending on of the whole range of corresponding applications.
  • the invention finds its application in the production of heating assemblies electric.

Landscapes

  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Finger-Pressure Massage (AREA)

Description

DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine des ensembles chauffants électriques en général et s'applique plus particulièrement aux ensembles chauffants électriques comprenant au moins une plaque diffusante et au moins un élément chauffant fixé contre ladite plaque. Selon une variante avantageuse de l'invention, une plaque de recouvrement est également prévue.
Elle concerne par ailleurs le procédé d'assemblage d'un tel ensemble chauffant électrique.
TECHNIQUE ANTERIEURE
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 connaít également des éléments chauffants qui sont fixés par sertissage, collage, ou au moyen de fixations rivetées, vissées, soudées, etc. Dans de tels cas, l'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 celui-ci et le rendent coûteux.
Il est également connu, par le document US-2,851,572 un procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant selon le préambule de la revendication 1. Ce dernier est cependant réalisé par frittage. Cette technique de mise en oeuvre, où les matériaux, initialement sous la forme de poudre compactée, subissent un cycle long de transformation sous pression et température, est complexe et nécessite un temps d'élaboration conséquent, induisant des coûts importants pour réaliser cette fonction d'assemblage.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention a précisément pour but de remédier aux inconvénients et/ou 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 et/ou, selon une forme avantageuse de l'invention,
  • est préformé dans au moins une portion de la plaque de recouvrement.
Dans ces deux derniers 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'effet 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 remplit la portion de la gorge laissée initialement libre par l'élément chauffant, de façon à entourer au moins partiellement celui-ci. On obtient de la sorte une fixation résistante et durable.
Par ailleurs, tel que décrit ultérieurement, l'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 dernier lors de la frappe.
Un autre but de l'invention est de proposer un ensemble chauffant électrique qui soit parfaitement étanche.
Afin d'atteindre ces buts, il est prévu un procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique comportant les caractéristiques de la revendication 1.
Il est également prévu un ensemble chauffant électrique assemblé suivant le procédé décrit ci-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 chauffants 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.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront 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 1' représente le même exemple comprenant en plus une plaque de recouvrement.
  • la figure 2 représente un ensemble similaire ainsi que les matrices de la presse avant assemblage final par frappe à chaud; la figure 2' représente le même ensemble comprenant en plus une plaque de recouvrement.
  • 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 3' représente le même panneau comprenant en plus une plaque de recouvrement.
  • la figure 4 illustre une semelle de fer à repasser réalisée à l'aide d'un ensemble chauffant électrique selon l'invention; la figure 4' illustre la même semelle, comprenant en plus une plaque de recouvrement.
  • 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.
  • les figures 5a', 5b', 5c' illustrent un ensemble chauffant électrique selon l'invention, avec plaque de recouvrement, 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 les plaques de l'ensemble;
    • à la figure 5b', est préformée dans au moins une portion de la plaque diffusante;
    • à la figure 5c', est préformée dans au moins une portion de la plaque de recouvrement.
MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION
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. Il 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 fait l'une ou l'autre possibilité). Il 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. Il peut s'agir d'un cheminement circulaire, d'un cheminement en forme de serpentin, de forme ovale ou quelconque. Il est également possible de prévoir plusieurs éléments chauffants, disposés par exemple côte à côte ou encore en cercles concentriques.
Selon une forme d'exécution avantageuse de l'invention, 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.
Selon une forme d'exécution avantageuse 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 dernier 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.
Les matrices de frappe 10 sont avantageusement conformées en fonction du contour final souhaité de l'ensemble. Il 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.
Ainsi, en particulier dans le cas de la figure 5a, où aucune gorge n'est préformée dans les plaques de l'ensemble, l'outil de frappe est avantageusement conformé avec une gorge 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 (fig. 1 et 1') 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 chauffé, comme par exemple un récipient de cuisson. Il 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 lui-même 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 externe 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. Il 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. Il est également possible de fixer la plaque 20 après la frappe, par exemple par collage, rivetage ou vissage.
Les embouts 7 (fig. 1) de l'élément chauffant peuvent être repliés suivant une direction opposée 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 déjà 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 (fig. 2'), par collage, sertissage, etc, afin de faciliter la réalisation de la frappe.
Il 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 préférence 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. Il 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.
Un deuxième mode de réalisation avantageux de l'invention, est illustré aux figures 1' à 5'. Dans ces figures, les éléments correspondant à ceux des figures 1 à 5 portent les mêmes références numériques. Une plaque de recouvrement 2 est disposée contre la première plaque, de façon à recouvrir l'élément chauffant. Il s'agit d'une plaque réalisée en un alliage plus dur que celui de la plaque diffusante 1, de façon à favoriser le fluage de la plaque 1 lors de l'assemblage, tel que décrit ci-après. Ainsi, on utilise une plaque 2 métallique avantageusement en acier.
La plaque de recouvrement occupe avantageusement toute la surface couverte par la plaque diffusante. Elle peut déborder plus ou moins sur les côtés, comme le montre la figure 1', de façon à permettre la formation d'un bord 11 par exemple. Elle peut également couvrir une surface moins importante et/ou présenter des ouvertures ou dégagements où la plaque 1 est libre. On obtient alors un recouvrement uniquement partiel de la plaque 1. Selon divers modes de réalisation, il est également possible de prévoir plusieurs plaques de recouvrement 2 disposées du côté de l'élément chauffant et/ou même contre la face libre 9 de la plaque diffusante 1 tel que cela est décrit ultérieurement dans l'exemple d'une semelle de fer à repasser.
Selon les multiples variantes de ce deuxième mode de réalisation de l'invention, on peut utiliser des plaques diffusantes et de recouvrement 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';
  • est préformée dans au moins une portion de la plaque diffusante tel qu'illustré à la figure 5b';
    et/ou
  • est préformée dans au moins une portion de la plaque de recouvrement, tel qu'illustré à la figure 5c';
Dans les deux derniers 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. Si on utilise une plaque de recouvrement plutôt rigide et d'épaisseur importante, les gorges préformées présentent l'avantage de protéger l'élément chauffant disposé dans cette gorge lors de la frappe.
Les matrices de frappe 10 sont avantageusement conformées en fonction du contour final souhaité de la plaque de recouvrement et de tout l'ensemble. Il est donc avantageux de préformer les gorges 3' à l'image du contour final souhaité. Dans ce cas, l'élément chauffant bénéficie d'une protection minimisant les déformations qu'il pourrait subir lors de la frappe, puisque la plaque de recouvrement n'est à toutes fins pratiques pas déformée lors de la frappe.
Selon une variante du procédé, on utilise des plaques non préformées. Il est alors avantageux d'utiliser une plaque de recouvrement plus mince et/ou plus souple, de façon à permettre à cette plaque d'épouser le contour de l'élément chauffant et/ou celui prévu sur la matrice de frappe en évitant de détériorer l'élément chauffant lors de la frappe. Ainsi, en particulier dans le cas de la figure 5a', où aucune gorge n'est préformée dans les plaques de l'ensemble, l'outil de frappe 10 est avantageusement conformé avec une gorge 3' dont la forme correspond avantageusement au profil de l'élément chauffant.
Selon une autre variante, la gorge est prévue dans la plaque diffusante.
On peut évidemment combiner ces 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.
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.
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. Etant donné l'effet de maintien procuré par l'ajout d'au moins une plaque rapportée, il est possible de réaliser un ensemble de chauffage comportant plusieurs plaques diffusantes 1 juxtaposées l'une à l'autre. Les plaques sont alors préférablement disposées à proximité immédiate l'une par rapport à l'autre, ou encore de façon à être en contact l'une avec l'autre.
Par ailleurs, selon une autre variante de ce second mode de réalisation 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 entre deux plaques de recouvrement 2 et 20 par exemple en acier inoxydable. La plaque 2 joue un rôle similaire à celui décrit plus haut. 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. Il 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 opposée à la plaque 1 et sortir hors de l'ensemble par des orifices ou rainures spécialement prévus à cette fin dans la plaque de recouvrement. 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 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 déjà décrit, on utilise un ensemble de plaques 1 et 2 et au moins un élément chauffant 4, les plaques comprenant ou non une ou plusieurs gorges 3 préformées.
Selon une variante d'exécution avantageuse, il est prévu de prépositionner ou de préassembler les plaques 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.
Il 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 10.
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 préférence autour de 455° C.
Dans le cas où la plaque diffusante est en aluminium, la pression minimale exercée lors de la frappe se situe avantageusement autour de 250 N/mm2 et la vitesse de frappe est en général d'au moins 0.30 m/s.
L'assemblage des différents éléments par frappe à chaud permet que l'ensemble soit maintenu par une liaison mécanique intime entre d'une part la plaque diffusante 1 et la plaque de recouvrement 2 et d'autre part entre la portion attenante de la plaque 1 et le ou les éléments chauffants 4.
Dans le cas avantageux où une gorge est formée dans la plaque de recouvrement, celle-ci étant la plus rigide des deux plaques, on obtient des conditions permettant à la fois une protection de l'élément chauffant et un fluage facilité lors de la frappe à chaud de la plaque diffusante en matériau plus mou. 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. En effet, le matériau de la plaque diffusante remplit la portion de la gorge laissée libre par l'élément chauffant. La figure 1' illustre le résultat obtenu avec un élément chauffant de section sensiblement triangulaire. Dans ce cas, le matériau qui s'est immiscé partiellement dans la gorge 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 entre un ensemble de plaques de façon à former une semelle de fer à repasser.
La frappe à chaud procure donc un effet multiple: d'une part, une forte cohésion entre les plaques diffusantes 1 et les plaques de recouvrement 2 et/ou 20 rapportées; d'autre part, 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. Cette force de cohésion procure également un effet additionnel de maintien par serrage de l'élément chauffant 4 maintenu de façon fixe entre la portion de la plaque de recouvrement 2 l'entourant partiellement et la portion adjacente de la plaque diffusante 1. L'ensemble chauffant électrique résultant présente donc une très grande cohésion. Il 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.
Il 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.
POSSIBILITES D'APPLICATION INDUSTRIELLE
L'invention trouve son application dans la réalisation d'ensembles chauffants électriques.

Claims (17)

  1. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique comprenant au moins une plaque diffusante (1) en matériau métallique et au moins un élément chauffant (4) disposé contre ladite ou lesdites plaque(s) diffusante(s) (1), caractérisé en ce qu'il comporte une frappe à chaud réalisée après avoir disposé les éléments chauffants contre la plaque ou les plaques diffusante(s) (1), sur l'ensemble chauffant électrique, cette frappe à chaud étant réalisée à une température, une pression et une vitesse de frappe permettant un fluage du matériau de la plaque diffusante (1), procurant une cohésion entre l'élément chauffant et ladite plaque diffusante (1).
  2. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon la revendication 1, dans lequel ladite température de fluage se situe entre 400°C et 500°C et de préférence autour de 455°C.
  3. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la frappe à chaud est réalisée avec une pression minimale se situant autour de 250 N/mm2.
  4. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la frappe à chaud est réalisée avec une vitesse minimale de 0.30m/s.
  5. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel au moins deux des éléments constituants de l'ensemble sont prépositionnés ou préassemblés, avant la frappe à chaud, par soudure (8), collage ou sertissage.
  6. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique, selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant les étapes préliminaires suivantes :
    au moins une gorge (3, 3'), à laquelle sera associée ledit au moins un élément chauffant (4), est préformée dans au moins une portion de ladite ou lesdites plaque(s) diffusante(s) (1) et/ou 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.
  7. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 1 à 5, ledit ensemble comprenant également au moins une plaque de recouvrement (2; 20) comprenant les étapes suivantes :
    les éléments chauffants (4) sont disposés entre d'une part les plaques diffusantes (1) et d'autre part les plaques de recouvrement (2),
    l'ensemble est soumis à une frappe à chaud.
  8. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon la revendication 7, comprenant les étapes préliminaires suivantes:
    au moins une gorge (3, 3') à laquelle sera associé ledit au moins un élément chauffant (4) est préformée dans au moins une portion de ladite ou lesdites plaque(s) de recouvrement (2) et/ou dans au moins une portion de ladite ou lesdites plaque(s) diffusante(s) (1) et/ou dans l'outil de frappe (10),
    chaque élément chauffant (4) associé à une gorge (3, 3') donnée est disposé entre les plaques de recouvrement (2) et diffusantes (1) correspondantes de façon à cheminer suivant un parcours sensiblement similaire à celui de la gorge (3, 3') correspondante.
  9. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 7, 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.
  10. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 6 ou 8, dans lequel, sous l'effet de la frappe, le matériau de la plaque diffusante remplit la portion de la gorge (3, 3') laissée libre par l'élément chauffant (4), de façon à entourer au moins partiellement celui-ci.
  11. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon l'une des revendication 6 ou 8, 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.
  12. Ensemble chauffant électrique obtenu par le procédé selon l'une des revendication 1 à 11.
  13. Appareil électroménager comprenant un ensemble chauffant électrique selon la revendication 12.
  14. Appareil électroménager selon la revendication 13, consistant en un appareil de cuisson.
  15. Appareil électroménager selon la revendication 13, consistant en un dispositif destiné à chauffer un fluide, notamment de l'eau.
  16. Appareil électroménager selon la revendication 13, consistant en un panneau radiant de chauffage.
  17. Appareil électroménager selon la revendication 13, consistant en un dispositif de repassage, notamment une semelle de fer à repasser.
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