FR2733383A1 - HEATING ELEMENT BRASE ON SUPPORT - Google Patents
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Abstract
- L'invention se rapporte au domaine des ensembles chauffants. - L'invention concerne un ensemble chauffant comprenant au moins un élément chauffant blindé (1) comportant un tube métallique fixé sur au moins un support métallique (3) à l'aide d'une couche métallique fusible. - Conformément à l'invention, le matériau constitutif du tube métallique de l'élément chauffant blindé (1) est différent du matériau constitutif du support métallique (3). - Application aux bouilloires ou aux générateurs de vapeur.- The invention relates to the field of heating assemblies. - The invention relates to a heating assembly comprising at least one shielded heating element (1) comprising a metal tube fixed to at least one metal support (3) by means of a fusible metal layer. - According to the invention, the material constituting the metal tube of the armored heating element (1) is different from the material constituting the metal support (3). - Application to kettles or steam generators.
Description
ELEMENT CHAUFFANT BRASE SUR SUPPORTHEATING ELEMENT BRASE ON SUPPORT
La présente invention se rapporte au domaine des ensembles chauffants destinés à être montés dans tous types d'appareils électriques. La présente invention concerne plus particulièrement des ensembles chauffants utilisés dans tous types d'appareils électroménagers. La présente invention concerne également l'agencement et la The present invention relates to the field of heating assemblies intended to be mounted in all types of electrical appliances. The present invention relates more particularly to heating assemblies used in all types of household appliances. The present invention also relates to the arrangement and
fixation d'éléments chauffants blindés dans des appareils électroménagers. attachment of shielded heating elements in household appliances.
1 Il est déjà connu de réaliser des ensembles chauffants constitués d'un élément chauffant blindé fixé par l'intermédiaire d'une opération de brasage sur un support métallique, de tels assemblages se font exclusivement avec des métaux identiques présentant des propriétés physico-chimiques similaires, de manière à ne pas 1 It is already known to produce heating assemblies consisting of a shielded heating element fixed by means of a brazing operation on a metal support, such assemblies are made exclusively with identical metals having similar physico-chemical properties , so as not to
générer une dilatation différentielle nuisible à leur tenue mécanique dans le temps. generate a differential expansion detrimental to their mechanical strength over time.
Les ensembles chauffants connus sont donc entachés d'un prix de revient important, et ceci particulièrement lorsque l'utilisation de métaux nobles du type métaux The known heating assemblies are therefore tainted with a significant cost, and this especially when the use of noble metals such as metals
inoxydables est indispensable.stainless is essential.
On connait également des ensembles chauffants réalisés à l'aide d'opérations de collage,d'agraphage ou de frappe à chaud.Toutes ces opérations présentent l'inconvénient d'être d'une part couteuses et d'autre part de n'assurer qu'un transfert Heater assemblies made by means of bonding, agglomerating or hot-stamping operations are also known. All these operations have the disadvantage of being on the one hand expensive and on the other hand of not providing that a transfer
thermique moins performant.less efficient thermal.
L'objet de la présente invention consiste donc à réaliser des ensembles chauffants ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur d'une part, et présentant une The object of the present invention therefore consists in producing heating assemblies which do not have the drawbacks of the prior art on the one hand, and which have a
bonne tenue mécanique dans le temps d'autre part. good mechanical strength in time on the other hand.
Un autre objet de la présente invention vise à fournir des ensembles chauffants présentant d'innombrables propriétés mécaniques et thermiques, ainsi qu'un large Another object of the present invention is to provide heating assemblies having innumerable mechanical and thermal properties, as well as a wide range of
éventail de possibilités d'adaptation ou de transformation dudit ensemble chauffant. range of possibilities of adaptation or transformation of said heating unit.
Les objets de la présente invention sont atteints à l'aide d'un ensemble chauffant comprenant au moins un élément chauffant blindé comportant un tube métallique fixé sur au moins un support métallique à l'aide d'une couche métallique fusible caractérisé en ce que le matériau constitutif du tube métallique est différent du matériau constitutif du support métallique. Les objets de la présente invention sont également atteints à l'aide d'un procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant, consistant à lier intimement au moins un élément chauffant blindé avec un support métallique en utilisant une couche de o brasure, caractérisé en ce qu'il consiste à procéder à une opération de brasage pour des matériaux constitutifs différents du tube métallique de l'élément chauffant blindé The objects of the present invention are achieved by means of a heating assembly comprising at least one shielded heating element comprising a metal tube fixed on at least one metal support with the aid of a fusible metal layer, characterized in that the constituent material of the metal tube is different from the material constituting the metal support. The objects of the present invention are also achieved by a method of assembling a heater assembly, comprising intimately bonding at least one shielded heating element with a metal support using a solder layer, characterized in that what it consists of carrying out a brazing operation for constituent materials different from the metal tube of the shielded heating element
d'une part et du support métallique d'autre part. on the one hand and the metal support on the other.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront mieux à la lecture de la Other features and benefits will become more apparent when you read the
description donnée ci-après en référence aux dessins annexés, donnés à titre description given hereinafter with reference to the accompanying drawings, given as
d'exemples, dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe d'un ensemble chauffant examples, in which: - Figure 1 shows a sectional view of a heating unit
conforme à l'invention.according to the invention.
- la figure 2 représente une vue en coupe d'une variante de réalisation d'un FIG. 2 represents a sectional view of an alternative embodiment of a
ensemble chauffant conforme à l'invention. heating unit according to the invention.
- la figure 3 représente une vue en coupe d'une variante supplémentaire de FIG. 3 represents a sectional view of an additional variant of
réalisation d'un ensemble chauffant conforme à l'invention. realization of a heating unit according to the invention.
La figure 1 représente une vue en coupe de l'assemblage d'un élément chauffant blindé 1, d'un support métallique 3 et d'une couche métallique fusible permettant de réaliser une liaison rigide. L'élément chauffant blindé 1, réalisé de manière connue, est constitué d'un tube métallique à l'intérieur duquel sont agencés un filament résistif et une poudre isolante électrique du type magnésie. L'élément chauffant 1 est avantageusement déformé pour présenter une partiela plane destinée à venir en contact avec le support métallique 3. Le matériau constitutif du tube métallique de l'élément chauffant blindé 1 est, selon l'invention, différent du matériau constitutif du Figure 1 shows a sectional view of the assembly of a shielded heating element 1, a metal support 3 and a fuse metal layer for making a rigid connection. The shielded heating element 1, made in known manner, consists of a metal tube inside which are arranged a resistive filament and an electrical insulating powder of magnesia type. The heating element 1 is advantageously deformed to present a planar portion intended to come into contact with the metal support 3. The constituent material of the metal tube of the shielded heating element 1 is, according to the invention, different from the material constituting the
support métallique 3.metal support 3.
La couche métallique fusible, dont la température de fusion est inférieure à la température de fusion des éléments constitutifs de l'ensemble chauffant, est de préférence une couche de brasure 2 déposée sur l'un au moins des éléments The fusible metal layer, whose melting temperature is lower than the melting temperature of the constituent elements of the heating assembly, is preferably a solder layer 2 deposited on at least one of the elements
constitutifs dudit ensemble chauffant. constituent of said heating assembly.
La couche de brasure 2, réalisant l'interface entre le support métallique 3 et l'élément chauffant blindé 1, est avantageusement constituée d'une poudre métallique, conductrice thermique et d'un décapant adaptés. La partie la écrasée ou plane de l'élément chauffant blindé 1 permet d'augmenter la surface de contact entre le The solder layer 2, forming the interface between the metal support 3 and the shielded heating element 1, advantageously consists of a suitable metal powder, thermal conductor and stripper. The crushed or flat part of the shielded heating element 1 makes it possible to increase the contact surface between the
support métallique 3 et ledit élément chauffant blindé 1. metal support 3 and said shielded heating element 1.
L'ensemble chauffant conforme à l'invention comporte au moins une couche de brasure 2 déposée par tous moyens sur l'un au moins des éléments constitutifs dudit ensemble chauffant. Avantageusement le tube métallique de l'élément chauffant blindé 1 et le support métallique 3 sont respectivement en aluminium et en métal inoxydable. Selon une variante de réalisation de l'ensemble chauffant conforme à I'invention, le tube métallique de l'élément chauffant blindé 1 est en métal inoxydable et le support métallique 3 est en aluminium, ou tout autre matériau conducteur thermique susceptible d'être lié audit élément chauffant blindé 1 par brasure. Le support métallique 3 peut également être constitué d'au moins deux plaques métalliques assemblées par tous moyens et notamment par brasage. Un tel assemblage peut être effectué simultanément à l'opération de brasage de l'élément chauffant blindé 1 sur le support métallique 3. Il est également possible d'assembler par brasage, conformément à l'invention, I'élément chauffant blindé 1 et le support métallique 3, lesquels sont réalisés respectivement en cuivre et en métal inoxydable The heating assembly according to the invention comprises at least one solder layer 2 deposited by any means on at least one of the constituent elements of said heating assembly. Advantageously, the metal tube of the shielded heating element 1 and the metal support 3 are respectively made of aluminum and stainless metal. According to an alternative embodiment of the heating assembly according to the invention, the metal tube of the shielded heating element 1 is made of stainless metal and the metal support 3 is made of aluminum, or any other thermal conductive material capable of being bonded. to said shielded heating element 1 by brazing. The metal support 3 may also consist of at least two metal plates assembled by any means and in particular by brazing. Such an assembly can be carried out simultaneously with the brazing operation of the shielded heating element 1 on the metal support 3. It is also possible to braze together, in accordance with the invention, the shielded heating element 1 and the metal support 3, which are respectively made of copper and stainless metal
ou en cuivre et en aluminium.or copper and aluminum.
La figure 2 représente un ensemble chauffant conforme à l'invention comprenant une plaque métallique 3a diffusant l'énergie thermique, d'une part disposée entre l'élément chauffant blindé 1 et le support métallique 3, et d'autre part solidarisée avec ledit élément chauffant blindé 1 et ledit support métallique 3 par l'intermédiaire de couches de brasure 2. Le matériau constitutif de la plaque métallique 3a diffusante permet d'obtenir selon le matériau considéré un gradient de température entre le support métallique 3 et l'élément chauffant blindé 1. Ainsi la plaque métallique 3a est, par exemple, réalisée en aluminium ou en cuivre ou dans un matériau permettant de diffuser l'énergie thermique. La plaque métallique 3a peut également, selon une autre variante de réalisation du ensemble chauffant conforme à l'invention, être réalisée dans un matériau identique ou similaire au matériau constitutif de l'élément chauffant blindé 1 ou du support métallique 3. Le gradient de température que l'on peut obtenir avec un support métallique 3 réalisé avec un matériau adéquat est particulièrement intéressant, lorsque ledit support métallique 3, fixé ou maintenu par un bâti, réalisé en matériau plastique ne supportant pas des températures élevées. Le support métallique 3 peut ainsi jouer le rôle de frein thermique. La plaque métallique 3a peut également servir dans diverses applications pour l'ensemble chauffant. Il est ainsi possible d'augmenter l'épaisseur, et par conséquent la rigidité mécanique de l'ensemble chauffant ainsi réalisé et constituer par exemple un fond diffusant FIG. 2 represents a heating assembly according to the invention comprising a metal plate 3a diffusing the thermal energy, on the one hand disposed between the shielded heating element 1 and the metal support 3, and on the other hand secured to said element shielded heating element 1 and said metal support 3 via layers of solder 2. The material constituting the diffusing metal plate 3a makes it possible to obtain, according to the material under consideration, a temperature gradient between the metal support 3 and the shielded heating element 1. Thus the metal plate 3a is, for example, made of aluminum or copper or a material for diffusing thermal energy. The metal plate 3a can also, according to another embodiment of the heating assembly according to the invention, be made of a material identical or similar to the material constituting the shielded heating element 1 or the metal support 3. The temperature gradient that can be obtained with a metal support 3 made of a suitable material is particularly advantageous, when said metal support 3, fixed or maintained by a frame, made of plastic material does not withstand high temperatures. The metal support 3 can thus play the role of thermal brake. The metal plate 3a can also be used in various applications for the heater assembly. It is thus possible to increase the thickness, and therefore the mechanical rigidity of the heating assembly thus produced and constitute for example a diffusing background
thermique pour autocuiseur, pour friteuse ou pour tout autre appareil électroménager. heat for pressure cooker, fryer or any other household appliance.
Le support métallique 3 est de préférence réalisé dans un matériau métallique inoxydable ou dans tout autre métal noble lorsqu'il est amené à venir en contact avec des articles alimentaires destinés à être cuits ou chauffés. Ceci est particulièrement le cas des bouilloires électriques ou éventuellement des cafetières électriques. En outre, un support métallique 3 réalisé dans un métal inoxydable évite l'entartrage et The metal support 3 is preferably made of a stainless metal material or any other noble metal when it is brought into contact with food items to be cooked or heated. This is particularly the case of electric kettles or possibly electric coffee makers. In addition, a metal support 3 made of a stainless metal avoids scaling and
facilite les opérations de nettoyage. facilitates cleaning operations.
La figure 3 représente une autre variante de réalisation de l'ensemble chauffant conforme à l'invention, lequel comprend un tube de circulation 5 métallique susceptible de transporter un fluide, ledit tube de circulation 5 étant lié intimement audit ensemble chauffant. Le tube de circulation 5 présente avantageusement une section circulaire et une forme droite, en U ou en fer à cheval. Une autre configuration épousant la forme ou la configuration de l'élément sur lequel il est rapporté est également envisageable. La figure 3 représente une vue en coupe d'un tel ensemble chauffant conforme à l'invention. Le tube de circulation 5 est brasé directement sur l'élément chauffant blindé 1. Ceci est particulièrement le cas pour des chaudières bi-tubes pour machines à café ou machines distributrices de boissons chaudes ou de vapeur. De tels ensembles chauffants sont par exemple constitués d'un élément chauffant blindé 1 en aluminium et d'un tube de circulation 5 réalisé par exemple en acier ou métal inoxydable. L'élément chauffant blindé 1 présente, à cet effet, une déformation épousant au moins partiellement la configuration ou la forme extérieure du tube de circulation 5, de manière à réaliser une grande surface de contact entre le élément chauffant blindé 1 et le tube de circulation 5. La couche de brasure 2 est utilisée comme interface de liaison entre l'élément chauffant blindé 1 et le tube de circulation 5. Un tel ensemble chauffant !5 peut également, selon une autre variante de réalisation conforme à l'invention, être constitué d'un élément chauffant blindé 1 en aluminium, brasé sur le tube de circulation 5 réalisé également en aluminium, le support métallique 3 étant réalisé par exemple à partir d'un métal inoxydable. Ce dernier est par exemple fixé sur l'ensemble ainsi constitué par une opération de brasage. La rigidité mécanique de I'ensemble chauffant conforme à l'invention est ainsi assurée au moins partiellement Figure 3 shows another alternative embodiment of the heater assembly according to the invention, which comprises a metal circulation tube capable of carrying a fluid, said circulation tube 5 being intimately connected to said heater assembly. The circulation tube 5 advantageously has a circular section and a straight form, U or horseshoe. Another configuration matching the shape or configuration of the element on which it is reported is also possible. Figure 3 shows a sectional view of such a heater assembly according to the invention. The circulation tube 5 is brazed directly on the shielded heating element 1. This is particularly the case for twin-tube boilers for coffee machines or hot beverage or steam dispensing machines. Such heating assemblies consist for example of a shielded heating element 1 made of aluminum and a circulation tube 5 made for example of steel or stainless metal. For this purpose, the shielded heating element 1 has a deformation at least partially matching the configuration or the external shape of the circulation tube 5, so as to provide a large contact surface between the shielded heating element 1 and the circulation tube. 5. The solder layer 2 is used as a connection interface between the shielded heating element 1 and the circulation tube 5. Such a heating assembly 5 may also, according to another embodiment of the invention, consist of a shielded heating element 1 made of aluminum, brazed to the circulation tube 5 also made of aluminum, the metal support 3 being made for example from a stainless metal. The latter is for example fixed on the assembly thus formed by a soldering operation. The mechanical rigidity of the heating assembly according to the invention is thus ensured at least partially
par des opérations de brasage.by brazing operations.
Par ailleurs Le tube de circulation 5 peut également être brasé soit sur la plaque Furthermore, the circulation tube 5 can also be brazed on the plate
métallique diffusante 3a, soit directement sur le support métallique 3. diffusing metal 3a, either directly on the metal support 3.
D'autres variantes d'associations de métaux différents par des opérations de brasage sont également envisageables sans sortir du cadre de la présente invention. Les ensembles chauffants conformes à la présente invention trouvent donc leur utilisation Other variants of combinations of different metals by brazing operations are also conceivable without departing from the scope of the present invention. The heating assemblies according to the present invention thus find their use
ou leur application dans tous types d'appareils électroménagers. or their application in all types of household appliances.
L'ensemble chauffant réalisé conformément à l'invention est donc obtenu à partir d'un procédé de fabrication consistant à lier intiment au moins un élément chauffant blindé 1 avec un support métallique 3 en utilisant une couche de brasure 2. Ce procédé d'assemblage consiste également à procéder à une opération de brasage pour des matériaux constitutifs différents du tube métallique de l'élément chauffant blindé 1 d'une part, et du support métallique 3 d'autre part. En outre, le procédé conforme à l'invention consiste à déposer la couche de brasure 2 sur l'une des parties au moins de l'ensemble chauffant au préalable de l'opération d'assemblage desdites parties. Ces dernières sont constituées par exemple par le support métallique 3 et par l'élément chauffant blindé 1. Ce dernier peut avantageusement être déformé à l'aide d'une opération de matriçage par exemple, pour présenter une io grande surface de contact avec le support métallique 3 sur lequel il sera rapporté au cours de l'assemblage de l'ensemble chauffant conforme à l'invention. La couche de brasure 2 permet de réaliser une liaison mécanique après une opération de cuisson The heating assembly produced in accordance with the invention is thus obtained from a manufacturing process consisting of binding at least one shielded heating element 1 with a metal support 3 using a solder layer 2. This assembly method also consists in carrying out a brazing operation for constituent materials different from the metal tube of the shielded heating element 1 on the one hand, and the metal support 3 on the other hand. In addition, the method according to the invention consists in depositing the solder layer 2 on at least one part of the heating assembly prior to the assembly operation of said parts. The latter are constituted for example by the metal support 3 and the shielded heating element 1. The latter can advantageously be deformed by means of a stamping operation, for example, to present a large contact surface with the support. metal 3 on which it will be reported during assembly of the heating unit according to the invention. The solder layer 2 makes it possible to form a mechanical connection after a cooking operation
ou d'étuvage.or steaming.
L'avantage de l'ensemble chauffant conforme à l'invention réside dans l'utilisation d'une quantité limitée de matériaux nobles du type métaux inoxydables. Ainsi le support métallique 3 présente par exemple une épaisseur supérieure ou égale à 0.5 mm. Un autre avantage de l'ensemble chauffant conforme à l'invention est obtenu par une dissipation thermique d'au moins 30 watts par cm2 entre l'élément chauffant blindé 1 et le support métallique 3, n'altérant aucunement la rigidité mécanique de The advantage of the heating assembly according to the invention lies in the use of a limited amount of noble materials of the stainless steel type. Thus the metal support 3 has for example a thickness greater than or equal to 0.5 mm. Another advantage of the heating assembly according to the invention is obtained by a heat dissipation of at least 30 watts per cm 2 between the shielded heating element 1 and the metal support 3, in no way altering the mechanical rigidity of
l'assemblage ainsi réalisé.the assembly thus produced.
Un autre avantage de l'ensemble chauffant conforme à l'invention réside dans l'obtention d'un gradient de température avec l'utilisation d'une plaque métallique 3a Another advantage of the heating assembly according to the invention lies in obtaining a temperature gradient with the use of a metal plate 3a.
diffusante 3a et d'un support métallique 3. diffusing 3a and a metal support 3.
Un avantage complémentaire de l'ensemble chauffant conforme à l'invention réside dans l'obtention d'un fond chauffant de dimension, de poids et de performances An additional advantage of the heating assembly according to the invention lies in obtaining a heating bottom of size, weight and performance.
thermiques adaptables à convenance. thermal adaptive to suit.
203R4203R4
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Title |
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DATABASE WPI Week 7738, Derwent World Patents Index; AN 77-67914Y * |
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