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WURTTEMBERGISCHE METALLWARENFABRIK, résidant à GEISLINGEN (Al l em agne) .
PROCEDE POUR LA FABRICATION DE-CONDUCTEURS DE CHALEUR POUR DES APPAREILS DE
CHAUFFAGE ELECTRIQUE.
L'invention est relative à la fabrication de conducteurs de cha- leur pour des appareils de chauffage électrique, par exemple des ustensiles chauffés électriquement pour bouillir, cuire ou frire des aliments, etc.
On a déjà proposé d'appliquer directement des conducteurs de chaleur électrique sous la forme de minces lamelles métalliques, par pulvérisa- tion ou projection, à l'aide d'un pinceau ou par incorporation par cuisson d'un métal sur un support isolant pour l'électricité, ce support recouvrant la paroi de l'appareil à chauffer ou formant lui-même cette paroi.
On a constaté toutefois qu'il était impossible, en pratique, d'obtenir des conditions reproductibles en ce qui concerne la conductivité et la résistivité uniformes d'un tel conducteur de chaleur. La reproductibi- lité impecable et quelconque de la fabrication est toutefois une condition essentielle pour la fabrication en série de ces appareils de chauffage.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
Elle consiste, principalement, à appliquer le conducteur de cha- leur sur le support en une matière isolante pour l'électricité, dans un vide élevé, par vaporisation ou pulvérisation cathodique d'un métal sous la forme d'une couche ayant une épaisseur uniforme. De préférence, on se sert alors comme support d'un émail particulier ayant de bonnes propriétés isolantes pour l'électricité, même à des températures élevées, surtout quand la paroi à chauffer de l'appareil de chauffage est métallique,comme dans le cas de bouilloires, casseroles, poêles à frire, etc. Le support isolant peut toute- fois être constitué, par exemple, en porcelaine ou en une autre matière iso- lante et réfractaire.
A l'aide de ce procédé, il est possible d'appliquer le conduc- teur de chaleur, suivant une couche à épaisseur constante, sur le support
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isolant, cette couche pouvant être très mince. Les éléments chauffants peu= vent, par conséquent, être fabriqués en série en étant constamment similai= res entre eux., 1J épaisseur très réduite de la couche permettant de se servir économiquement de métaux précieux, tels que l'or, pour former les conducteurs de chaleur.
Des essais approfondis ont montré que les conducteurs de chaleur, fabriqués de cette manière, peuvent supporter une surcharge qui est un multiple de leur charge nominative et qu'une surchauffe nuisible ne peut se produire à cause de l'évacuation extrêmement rapide de la chaleur dans l'appareil à chauf- fer.Pour les récipients à bouillir et à cuire, on ne constatait qu'un accrois- sement de la température du conducteur de chaleur d'environ 30 à 50 par rapport à celle de la matière à chauffer.
On a observé, en outre, que les conducteurs de chaleur abîmés se vaporisaient, simplement et localement, à l'endroit défec- tueux dans le cas d'une surcharge répétée sans que la couche d'émail isolant ou analogue subisse une détérioration quelconque.Plus particulièrement, la combi- naison d'un conducteur de chaleur, appliqué comme dit plus haut par vaporisa- tion ou pulvérisation cathodique sous forme d'une couche d'épaisseur uniforme, avec un émail qui est un bon isolant électrique mais à des températures éle- mées, procure une sécurité complète contre un percement de l'émail ou une mise sous tension de l'appareil de chauffage.
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Un mode de réalisation particulièrement simple du procédé consiste à recouvrir la surface du support isolant par un gabarit ou écran qui ne laisse apparente que la partie du support qui a la forme du conducteur de chaleur à appliquer, par exemple la forme de spirales, de méandres, de cercles concentri- ques, de serpentins, etc. Pendant la vaporisation ou la pulvérisation cathodique dans un vide élevé, seules les parties libres de la surface reçoivent un dépôt qui a la forme du conducteur de chaleur voulu.
Les points de contact du conducteur chauffant, où celui-ci est re- lié aux fils d'alimentation par exemple par des lames de contact, sont avanta- geusement renforcés à cause de l'épaisseur très mince de la couche formant le conducteur de chaleur proprement dit. Ceci peut se faire, par exemple et comme connu,en appliquant une pâte métallique par cuisson sur ces points de contact.
On peut également prévoir en ces endroits des lamelles métalliques supplémen- taires, de préférence avant l'application du conducteur de chaleur, ces lamel- les étant encastrées ou fondues dans la surface libre de l'émail ou analogue.
Avantageusement, ces parties renforcées sont toutefois obtenues en remplaçant le gabarit ou l'écran susdit, après l'application de tout le conducteur de cha- leur, par un autre gabarit ou écran qui recouvre toute la surface à l'exception des points de contact désirés, après quoi on applique sur ces endroits laissés libres, au cours d'une deuxième opération, une couche de renforcement par vapo- risation ou par pulvérisation cathodique.
D'autres détails du procédé et des conducteurs de chaleur obtenus sont indiqués dans la description ci-dessous en se référant au dessin ci-anne- xé qui montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, en vue par dessous et schématiquement, le fond d'un récipient à cuire ou à frire, ce récipient étant chauffé électriquement et étant constitué selon l'invention.
La figo 2 montre, à une échelle exagérée, une coupe partielle sui- vant A-B figo 1.
La paroi à chauffer de l'ustensile chauffé électriquement est con- stituée, conformément au mode de réalisation montré, par le fond métallique 1 d'une casserole ou poêle à frire. Sur la face inférieure du fond 1 est appli- qué un revêtement en émail 2 qui forme une couche isolante.Cette couche est constituée en un émail industriel qui possède un bon pouvoir isolant pour l'é- lectricité, même à des températures élevées.
A cet effet on utilise, de préfé- rence, un émail qui contient de l'acide silicique et des oxydes auxiliaires et dans lequel les matières, qui sont contenues dans les compositions industriel- les usuelles de l'émail et qui pour une température croissante possèdent une
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conductivité plus grande pour les ions, telles que les oxydes alcalins (oxy- de de sodium et de potassium), sont remplacées en totalité ou en plus grande partie par des substances ayant une conductivité moindre pour les ions, com- me de préférence, l'oxyde de plomb, de baryum ou de calcium.
Un émail de ce genre a, par exemple, une teneur de 20 à 40 % d'a- cide silicique, 40 à 65 % d'oxyde de plomb et/ou de baryum, jusque 6 % d'oxy- de de calcium, jusque 6 % d'oxyde d'aluminium et jusque 5 % d'acide borique.
En outre, on peut utiliser avantageusement, comme matière ayant une conducti- vité réduite pour les ions, de l'oxvde de titane. Un tel émail a, par exemple, une teneur de 20 à 40 % en acide silicique, 40 à 65 % en oxyde de plomb et/ ou de baryum et jusque 25 % en oxyde de calcium, en oxyde d'aluminium, en aci- de borique et en oxyde de titane, la teneur en oxyde de titane pouvant at- teindre jusque 15 %. Des matières auxiliaires usuelles, telles que des oxy- dants,des oxydes adhérents, les oxydes colorants et les produits d'opacité peuvent, évidemment, être ajoutés comme à l'ordinaire.
Sur le fond métallique 1, qui est avantageusement renforcé, on peut appliquer une ou plusieurs couches d'un émail de ce genre, qui est un bon isolant pour l'électricité même à des températures élevées allant jusque
500 , cette application se faisant directement ou comme revêtement pour une ou plusieurs couches d'un émail de fond. Sur cette couche d'émail isolant 2, on applique ensuite le ou les conducteurs de chaleur 3 sous la forme de ru- bans ou bandes métalliques très minces ou analogues, auxquels on donne la con- figuration voulue, par exemple celle d'une spirale. Cette application se fait de la manière suivante.
Les parties intéressantes de l'ustensile sont nettoyées propre- ment et sont placées dans un appareil à vide élevé sur un gabarit ou écran, en étant avantageusement posées sur celui-ci. Dans ce gabarit sont ménagées des ouvertures ou fentes qui ont la forme du conducteur de chaleur et qui sont placées au-dessus du creuset contenant le métal à vaporiser ou au-dessus de l'électrode à pulvériser, dans une position et à une distance telles qu'un dépôt uniforme du métal à déposer puisse se faire sur la surface non découver- te.
Avantageusement, on chauffe, par des moyens appropriés, les surfa- ces à recouvrir en vue d'obtenir une meilleure adhérence du métal et d'éviter l'incoporation nuisible de gaz dans la couche formée, pendant la production da vide et pendant toute la durée du dépôt.
Après que le vide élevé a été produit, on obtient la vaporisation du métal contenu dans le creuset ou sa pulvérisation cathodique pour la forma- tion du conducteur de chaleur et ce métal se dépose, sous la forme d'une cou- che très mince mais uniforme sur les parties, non recouvertes par le gabarit ou l'écran, de la surface émaillée 2, cette couche ayant la configuration du conducteur de chaleur 3.
Ensuite on remplace le gabarit ou l'écran susdit par un autre qui découvre seulement les parties qui sont nécessaires pour renforcer les points de contact 4 du conducteur de chaleur 3. Au cours d'une deuxième opération, il se produit une nouvelle vaporisation ou pulvérisation cathodique par laquelle il se forme un nouveau dépôt aux endroits désignés par 4 sur la fig. 2.
L'épaisseur voulue du dépôt peut être obtenue par un dosage cor- respondant et précis de la quantité fournie du métal. Quand la couche voulue est formée on sort l'ustensile avec le conducteur de chaleur définitif de l'appareil à vide et on le soumet au traitement ultérieur voulu ou à son mon- tage. La fig. 2 montre comment une lame de contact 5, par exemple, peut coo- pérer avec le contact renforcé 4.
Le conducteur de chaleur 3 peut rester à ru sur l'émail isolant 2 ou il peut, à l'exception des points de contact, être recouvert d'une couche protectrice qui est montrée en traits interrompus sur la fig. 2 et qui est dé- signée par 6. Cette couche peut être constituée, par exemple, en un émail du genre susindiqué afin que le conducteur de chaleur 3 soit incorporé partout dans
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cet émail à l'exception des points de contact 4. On peut généralement se con- tenter d'appliquer- une couche très mince pour protéger le métal du conducteur de chaleur contre les détériorations.
Les conducteurs de chaleurformés par le procédé susdit, peuvent être cuits à des températures très élevées et qui, de préférence, sont tout au moins supérieures à celle de leur utilisation pour améliorer leurs proprié- tés.Ils peuvent alors être utilisés jusqu'à ces températures limites pour au- tant que la résistance à la chaleur de la matière isolante le permet. Le chauf- fage pendant la vaporisation ou la pulvérisation et/ou la cuisson après dépôt peut, d'ailleurs, être aidé ou remplacé par d'autres dispositions quelconque pour améliorer l'adhérence de la couche métallique appliquée, par exemple en rendant le support rugueux, par exemple par mordançage, ou en faisant intervé- nir une couche intermédiaire qui améliore l'adhérence.
REVENDICATIONS.
1) Procédé pour fabriquer des conducteurs de chaleur pour des appa- reils de chauffage électrique en appliquant une mince bande de métal sur un support isolant pour l'électricité et qui forme une paroi de l'appareil à chauffer ou qui recouvre cette paroi, caractérisé par le fait que le conducteur de chaleur est appliqué, sous forme d'une couche d'épaisseur uniforme, sur le support isolant par la vaporisation ou pulvérisation cathodique d'un métal dans un vide élevé.