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PERFECTIONNEMENTS AUX ELEMENTS DE CHAUFFAGE ELECTRIQUES.
La présente addition vise des perfectionnements aux éléments et aux appareils électriques de chauffage et à leurs procédés de fabrication, notam- ment à ceux qui ont été décrits dans le brevet principal et dans les précédentes additions. Elle concerne particulièrement les éléments et les appareils électri- ques de chauffage qui sont agencés pour 'être étanches aux liquides et résistants à l'humidité.
L'application de la présente addition est spécialement avantageu- se dans le cas des appareils électriques à immersi. on qui comprennent un élément de chauffage logé dans une gaîne, c'est-à-dire que le conducteur de résistance isolé est logé dans un coffret métallique extérieur de protection. n
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La Pièce de support métallique pour l'élément de chauffage à gaine comporte une chânbre qui, dans l'appareil assemblé, sert à recevoir le bout terminal du coffret de gaine et la borne électrique qui fait saillie par rapport à cet organe.
Pour'fixer l'élément à gaine sur son support, de façon à réali- ser un montage résistant au point de vue mécanique et présentant une bonne étan- ohéité, on enfonce à force une pièce en coin qui est de préférence établie en matière métallique relativement tendre, par exemple du cuivre, entre le bout terminal ou extrême de la gaîne et la paroi voisine enveloppante de la chambre.
En outre, on remplit la chambre avec une matière isolante au point de vue électrique, et on recouvre cette chambre par un couvercle massif isolant dans lequel est ménagée une ouverture pour le passage de la borne élec- trique.
De préférence, la matière isolante est introduite dans la cham- bre sous forme solide et ensuite elle est amenée par chauffage à l'état plasti- que, de sorte que, lorsque le couvercle est mis et forcé en place, la matière isolante remplit complètement la chambre et est refoulée dans l'ouverture ména- gée dans le couvercle, de façon à isoletr la borne.
Après que le couvercle a été fixé sur l'embouchure de la cham- bre, on chauffe davantage la matière isolante et il en résulte qu'elle tend à se dilater, de façon à remplir, de manière complète et dense, la chambre et l'ou- verture ménagée dans le couvercle.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplementà titre d'exemple, ..et dans lesquels :
La Fig.1 représente en élévation, avec partie en coupe, un ap- pareil électrique de chauffage conforme à la présente addition.
La Fig.2 est une coupe prise suivant la ligne 2-2 de la Fig.l
La Fig.3 est une élévation, avec partie en coupe, d'une variante de réalisation.
La Fig. 4 enfin est une coupe prise suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3.
:
Sur le dessin, l'invention est représentée dans son application à un. appareil électrique de chauffage du type à immersion. Cet appareils est
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muni d'un élément de chauffage 10 pourvu d'une gaine et d'une pièce de support métallique 11 pour l'élément de chauffage
De préférence, l'élément de chauffage 10 comprend une gaine mé- tàllique extérieure 12 dans laquelle est noyé un conducteur 13 formé par une résistance électrique Enroulée en hélice et noyée dans une masse compacte de matière pulvérulente 14 possédant des propriétés réfractaires et isolantes au point de vue électrique.
La matière isolante 14 peut être comprimée et rendue compacte, de façon à former une masse dure et dense possédant une bonne conductibilité thermique; cette compression peut être réalisée par exemple en réduisant le dia- mètre de la gaine, après l'assemblage du dispositif de chauffage.
Des dispositifs de chauffage de ce genre peuvent être facile- ment cintrés, de manière à épouser une forme désirée quelconque. Dans l'appa- reil représenté, le dispositif de chauffage 10 est cintré de faon à prendre la forme d'une épingle à cheveux, mais cette disposition particulière n'a évi- damnant aucun caractère limitatif-
Le conducteur à résistance 13 est fixé, par ses extrémités, sur les bornes électriques 15 et 15a qui faeat saillie aux extrémités de la gaine et qui sont isolées électriquement de celle-ci.
Les extrémités de l'élément ou'dispositif de chauffage 10 en épingle à cheveux, sont fixées sur la pièce de support 11 qui est constituée par un bouchon ou tampon en forme de vis métallique. Ce bouchon est vissé avec serrage et étanchéité dans un trou taraudé prévu à cet effet dans le récipient ou réceptacle de chauffage, de manière à supporter l'élément de chauffage en position convenable à l'intérieur du réceptacle. Le dispositif de chauffage 10 est ainsi prolongé à l'intérieur du réceptacle en position pour être immergé dans le liquide à chauffer. En outre, la pièce de support sert à former un joint protégeant les bornes contre l'humidité.
Le bouchon ou tampon 11 est muni (voir Fig.1) de deux oham- bres 17 et 17a dans lesquelles font saillie respectivement les extrémités des branches 18a et 10b du dispositif de chauffage 10' Des canaux appropriée 18 et 18a sont prévus dans le fond du bouchon pour recevoir les extrémités res- pectives des branches 10 et 10b.
De préférence,, deux éléments de chauffage 10 sont montés sur
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le bouchon de support 11. Dans le cas où deux dispositifs de ce genre sont ainsi prévus, le bouchon est muni d'une autre paire de chambres 17 et 17a pour rece- voir les extrémités respectives du second dispositif de chauffage.
En outre, dans le cas où l'appareil comprend deux'éléments, cha- que élément est pourvu de bornes et de connexions séparées, grâce auxquelles les éléments peuvent être montés, soit en série, soit en parallèle, de manière à ré- gler la quantité de chaleur produite et développée.
Les parties extrêmes de l'élément de chauffage 10 (voir Fig.l) sont insérées dans les canaux 18 et 18a de façon à faire un peu saillie au-delà des embouchures des chambres* De préférence, la partie inférieure ou fond de chaque chambre 17 reçoit une* tonne tronconiquei l'extrémité évasée de cette par- tie tronconique venant se fondre avec une partie cylindrique et rectiligne for- mant l'embouchure de la chambre.
Pour fixer l'élément de chauffage sur le bouchon, de manière à former une liaison étanche, on a prévu un coussinet 20 (ou virole) pour chaque chambre et ce coussinet, qui est de préférence établi en une matière métallique appropriée,, telle que le cuivre doux, est refoulé à force dans l'espace compris entre l'extrémité de la gaine métallique et la paroi tronconique voisine de la chambre*
Le coussinet de cuivre peut être appliqué sur la gaine et le bouchon de manière quelconque: par exemple il peut être enfoncé à coups de mar- teau.
De préférence, l'embouphure cylindrique et rectiligne de chaque chambre possède une longueur à peu près égale à calla du coussinet, et en outre, elle possède un diamètre dont les proportions sont telles qu'un espace annulaire est famé autour de la gaine saillante, avec des dimensions qui sont juste suffisan- tes pour recevoir le coussinet de cuivre.
En conséquence, l'extrémité du coussinet ne peut pas bouger quand le coussinet est forcé ou chassé dans la partie tronconique, ce qui assure un joint très étanche. Comme autre disposition prise contre les fuites, on fixe aussi l'élément de chauffage sur le bouchon par des joints brasés ou soudés 21 et 21a,
Si la gaine est brasée sur le bouchon, il est désirable que les canaux 18 et 18a soient légèrement plus larges à leurs extrémités extérieures, que les parties de gaines respectives qui les traversent. La matière de brasage peut ainsi* '
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pénétrer dans les parties élargies des canaux de façon à former une liaison brasée plus parfaite.
Après que l'élément de chauffage a été ainsi fixé sur le bouchon, on remplit les chambres 17 et 17a d'une matière de scellement 22, isolante au point de vue électrique, qui est introduite dans ces chambres après avoir été portée par chauffage à un état à moitié plastique. En outre, la matière iso- lante est placée au-dessus et autour des extrémités saillantes de la gaine mé- tallique, de manière à enrober les extrémités extérieures de l'élément de chau. fage et ses bornes, et à fournir un scellement parfait pour les extrémités de l'élément de chauffage. Comme matière de scellement,, on peut faire appel avan- tageusement à un produit de condensation phénolique.
Après que les chambres 17 et 17a ont été ainsi remplies de la matière de scellement qui enrobe les extrémités saillantes de la gaine, les chambres sont formées avec un couvercle massif 23 construit en une matière iso- lante au point de vue électrique, par exemple de la porcelaine*
Comme représenté, ce couvercle est suffisamment grand pour recou- vrir les embouchures des deux chambres, et il repose sur la face de base du bouchon 11, autour des chambres 17 et 17a.
Dans le couvercle 23 est ménagée une cavité ou chambre 23a qui, avec les chambras 17 et 17a, dans la borne assem- blée, sert à constituer une grande chambre 24 dans laquelle font saillie les extrémités de tous les éléments de chauffage
Le couvercle est muni de plusieurs ouvertures 25 pour recevoir les bornes saillantes 15-15a des éléments de chauffages Par exemple, si on uti- lise deux éléments de chauffage 10, le couvercle est mimi de quatre ouvertures, à savoir deux pour chaque élément de chauffage.
De préférence, ces ouvertures reçoivent une forme tronconique, commereprésenté), avec leurs extrémités éva- sées dirigées vers l'intérieur de la chambrée
La matière isolante 22 est introduite en quantité suffisante pour que, lorsque le couvercle est assemblé avec l'élément de chauffage, la chambre soit entièrement remplie de matière isolante. Les ouvertures tronconi- ques 25 sont un peu plus largos, même à leurs petites extrémités,que les bornes qu'elles servent à recevoir- Grâce à cette disposition, la matière isolante plastique est refoulée vers le haut, à travers ces ouvertures et autour des bornes, lorsque le couvercle est mis en place pour fermer les chambres.
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Après que le couvercle isolant 23 a été assemblé, des connecteurs appropriés de bornes 26 sont fixés sur les bornes 15-15a qui, bien entendu, font saillie par rapport au couvercle, de façon à pouvoir être reçues et logées De préférence, les connecteurs sont du type tubulaire et ils sont comprimé? sur les bornes de manière appropriée quelconque, par exemple par serrage à chaud.
Vers l'extrémité du coté couvercle, chaque connecteur est muni ' d'un bord formant couteau, désigné par 26a, agencé de sorte que, dans l'élément assemblé, ces bornes servent non seulement comme connecteurs de fil, mais ser- vent aussi à fermer avec étanchéité les ouvertures ménagées dans le couvercle 23. Grâce à cette disposition, l'isolant (par exemple un produit de condensa- tion phénolique) ne peut pas s'échapper à travers ces ouvertures.
D'autre part, les bords ou arêtes 26a jouent un autre rôle très important dans l'opération d'assemblage du connecteur. En effet, lorsque le connecteur est serré à chaud sur sa borne, il a tendance à s'allonger dans la matrice, et ainsi au cours de l'opération de compression, une pression élevée est susceptible de se développer entre le connecteur et le couvercle de porce- laine: les bords 26a en forme de couteau servent à absorber les chocs qui pour- -raient sinon être transmis à la porcelaine-
Après que le couvercle et les connecteurs ont été assemblés, la matière isolante 22 est traitée par cuisson à une température appropriée, qui est par exemple d'environ 15Q C.
Ce traitement thermique tend à dilater ou gonfler la matière isolante*
En conséquence, on observe que, comme résultat de ce traitement thermique, la grande chambre 24 et les ouvertures évasées 25 ménagées dans le couvercle sont rempliés de manière complète et dense par la matière isolante, et la deusité du remplissage est telle que l'eau ou l'humidité ne peuvent pas venir en contact avec les bornes ou les extrémités de l'élément de chauffage.
On donne évidemnent au couvercle de porcelaine 23 une résistance mécanique ' suffisante pour lui permettre de résister à la pression de la matière isolante.
Chaque connecteur 26 est muni d'une pièce de serrage appropriée' 27 (lui est fixée sur le connecteur au moyen d'une vis 28. De préférence, une rondelle de verrouillage 29 est interposée antre la pièce de serrage 27 et la tête de la vis.
Un chapeau ou couvercle 30, fixé sur le bouchon au moyen de vis
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31 et 32, contient les connecteurs et les pièces de serrage. Dans le chapeau ou couvercle 30 est placé un manchon ou coussinet isolant 33 formant Isolateur d'entrée qui est traversé par les conducteurs reliés aux connecteurs, en vue de relier l'appareil de chauffage à une source de courant électrique.
Dans l'autre réalisation de l'invention, qui est représentée
Figures 3 et 4, l'élément de chauffage 40 est muni d'une pièce de support 41 représentée sous forme d'un bouchon ou tampon métallique fileté. Le bouchon de support 41 est muni de plusieurs chambres 42 qui sont prévues au nombre de deux pour chaque élément de chauffage 40. Par exemple, si l'appareil de chauffage électrique est muni de deux éléments de chauffage 40, le bouchon métallique 41 . comporte quatre chambres, à savoir deux pour chaque élément de chauffage.
Chaque chambre 42 est munie d'un canal 42 a pour recevoir la partie extrême de la gaine* Ces chambres 42 sont plus profondes que les cham- bres correspondantes ménagées dans le bouchon 11 de la Figure 1.
En se reportant à la Figure 3, on observe ainsi que, dans l'ap- pareil de chauffage assemblé, les parties extrêmes de l'élément de chauffage à gaine 40 font saillie dans ces chambres, mais ne s'étendent pas complètement à travers les chambres de façon à faire saillie au-delà de leu@sembouchures, ainsi que c'est le cas pour l'appareil représenté sur la Figure 1. Mais les bornes électriques 43, qui font saillie par rapport aux extrémités de la gaine, possèdent une longueur telle qu'elles font saillie sur une distance notable au-delè des embouchures des chambres 42.
En conséquence, dans la réalisation de la Figure 3, chaque extré- mité de chaque élément de chauffage est munie d'une chambre individuelle. De préférence, comme représenté.la partie inférieure formant fond de chaque cham- bre 42 présente une forme tronconique dont l'extrémité large ou évasée vient se tondre avec une partie cylindrique rectiligne formant l'embouchure de la cham- bre.
' L'élément de chauffage 40 est fixé sur le bouchon 41 d'une ma- nière analogue à ce qui a été décrit en regard de la figure 1; mais en ce cas, deux coussinets ou viroles 44 et 45 sont prévus pour chaque chambre 42. Ainsi dans chaque chambre, un coussinet métallique 44 est chassé autour de l'extré- mité saillante de l'élément de chauffage, entre la paroi extérieure de cet élé- ment et celle de la chambre enveloppante, de manière à former un joint résis-
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tant au point de vue mécanique, et donnant une bonne étanchétté.
Ainsi que c'est le cas pour les chambres 17 et 17a de la Fig.l, la partie cylindrique et rectiligne formant embouchure de chaque chambre 4 pos- sède une longueur qui est approximativement égale à celle du coussinet, en ou- tre, elle reçoit un diamètre dont la grandeur est telle que l'espace annulaire ménagé autour de la gaine possède des dimensions juste suffisantes pour recevoir le coussiner de cuivre*
Ainsi qui il a été expliqué, cette construction assure un doint très étanche entre l'élément de chauffage et son support. Après que le coussinet
44 a été refoulé en placer le second coussinet 45 est forcé sur le premier cous- sinet entre la partie extérieure extrême de la gaine et les parois enveloppant de la chambre à parois tronconiques.
L'élément de chauffage 40 est aussi fixé sur le bouchon 41 au moyen de joints brasés ou soudés 46 et 46a.
Chaque chambre 42 est alors remplie d'une matière'isolante 47, par exemple un produit de condensation phénolique; mais au lieu de remplir la chambre avec cette matière isolante pendant qu'elle est amenée par chauffage à un état plastique, ainsi que c'était le cas avec le procédé qui a été décrit -pour l'assemblage de l'appareil représenté Figure 1, dans le cas présent, la matière isolante est placée dans la chambre pendant qu'elle est à l'état solide A cet effet, cette matière reçoit une conformation préalable qui est un peu a- nalogue à une rondelle, de manière que, lorsqu'elle est introduite dans la cham bre, elle embrasse la borne 43 faisant saillie par rapport à l'élément de chauf fage.
Après que la matière isolante a été placée à l'intérieur des cham- bres, l'élément est légèrement chauffé, de façon à amener par ce chauffage la matière isolante à l'état plastique. Chaque chambre est ensuite fermée au moyen d'un couvercle constitué par un bloc 48 de forme massive et isolant au point de vue électrique, et qui est établi en'uns matière'isolante appropriée, par exem- ple de la porcelaine*
Chaque' couvercle isolant 48 est muni d'une ouverture 49 pour la borne 43, en outre ce couvercle 48 est un peu plus large que 1'embouchure de la chambre qu'il sert à fermer, et il repose sur le bord circulaire qui entoure l'embouchure de la chambre, de façon à fermer complèrement celle-ci.
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De préférence,, un logement 50 en forme de gorne circulaire est ménagé dans le bouchon autour de l'embouchure de chaque chambre, de manière à recevoir la partie correspondante du couvercle 48 prévu pour la chambre. Le co- vercle massif est muni, sur sa face intérieure, d'un prolongement 48a qui fait saillie vers le bas dans la matière de scellement 42.
Le couvercle 48 est mis en place pendant que la matière de scel- lement se trouve à l'état semi-plastique, de faqon que cette matière peut li- brement s'écouler autour du prolongement 48a et fixer le couvercle après durci& sement.
L'ouverture 49 reçoit de préférence une forme tr conique, avec son extrémité large ou évasées'ouvrant dansla cham bre, et elle estplus large même à sa petite extrémité, que la borne qu'elle sert à recevoir. Par conséquent lorsque le couvercle est refoulé dans la matière isolante molle,' cette matière s'écoule vers le haut, à travers couverture tronconique, autour de la borne.
Un connecteur 51 est alors fixé sur l'extrémité de chaque borné.
Ces connecteurs sont de préférence du type tubulaire et sont comprimés autour' des extrémités saillantes des bornes, de manière appropriée, par exemple par serrage à chaud.
Ii convient d'observer que chaque connecteur est muni d'une arê- te 51a formant couteau, à son extrémité du coté couvercle, de façon à fermer effectivement l'extrémité ouverte de l'ouverture ménagée dans le couvercle et à empêcher que le couvercle ne soit abîmé au cours de l'assemblage du connec- teur. Chaque connecteur est muni d'une pièce de serrage 52 qui est fixée sur lui àu moyen d'une vis 53.
Commeprécédemment, l'appareil de chauffage est alors chauffé à une température appropriée;, par exemple 150 C. en vue de "traiter" le composé isolant. Cette opération a pour effet de dilater le composé isolant, de façon qu'il vient remplir complètement et de maniera dense les chambres 42 et les ouvertures tronconiques ménagées dans les couvercles 48.
En vue d'éviter toute fuite de matière isolante au cours du chauffage et de la cuisson, on dispose une rondelle 54 pour chaque couvercle 48, qui est de préférence une rondelle de cuivre à forme non plate.
Pour l'assemblage de l'appareil de chauffage, la rondelle 54 est inséréee sous la tête du couvercle isolant de procelaine, avec son petit diamè- t re..
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tre contra la tête du couvercle. De ceci, il résulte que, lorsque le couvercle est refoulé en place au-dessus de la chambre, la rondelle est aplatie de sorte que son bord extérieur, à grand diamètre, est refoulé contre les parois du lo- gement 50, tandis que son bord de petit diamètre est refoulé contre la surface relativement irrégulière du couvercle de porcelaine. Cette construction permet d'obtenir un joint très étanche.
Un chapeau 'ou couvercle 55,jfixé sur le bouchon 41 au moyen de vis 56 et 57, sontient les connecteurs et les pièces de serrage, Ce couvercle est muni d'un manchon ou coussinet isolant 58 formant isolateur d'entrée qui est traversé par les conducteurs se dirigeant vers les connecteurs, en vue de relier l'appareil de chauffage à unesource appropriée de courant électrique'
Il est bien entendu que les dispositions et les applications qui ont été indiquées ci-desses à titre d'exemple, ne sont nullement limitatives, et qu'on peut's'en écarter sans pour cela sortir du cadre de l'invention.