Dispositif de chauffage électrique. La présente invention a pour objet un dispositif de chauffage électrique comportant au moins un élément de chauffage à deux électrodes entre lesquelles un liquide est des tiné à agir comme résistance électrique.
On a remarqué que dans le fonctionnement de dispositifs .de ce genre pour le chauffage d'eau, la résistance de l'eau diminue lorsque la température augmente. Par suite du fait qu'il faut moins de chaleur lorsque l'eau est chaude, il y a donc un excès de chaleur fourni à l'eau lorsque celle-ci est à une température élevée. D'autre part, la puissance dépensée dans le circuit est représentée par l'équation <I>P = PR,</I> où I représente l'intensité du cou rant et R la résistance, et il en résulte que l'effet de chauffage est encore augmenté, par suite -de sa relation avec le courant, malgré que la résistance a diminué.
Le but principal de l'invention est de ré duire la quantité d'énergie dépensée pour le chauffage, en raison inverse de la tempéra ture obtenue. Ce résultat est obtenu grâce à la disposition dans laquelle les électrodes de l'élément de chauffage sont combinées avec un organe transversal formant soupape en travers de l'espace compris entre elles, pour permettre une accumulation de gaz en pres sion entre les électrodes et par là une réduc- tion de la surface active des électrodes, jus qu'à ce qu'à une pression déterminée, la sou pape puisse s'ouvrir pour laisser échapper le dit gaz.
Le dessin annexé, donné à titre d'exem ple, représente deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue de côté, partie en coupe, -d'un dispositif à plusieurs éléments de chauffage, placé dans un récipient à eau; La fig: 2 est une vue en plan correspon dante; La fig. 3 est une coupe longitudinale d'un de ces éléments; La fig. 4 est une vue semblable montrant l'élément plongé dans dé l'eau et légèrement chauffé; La fig. 5 est une vue semblable montrant l'élément au cours d'un chauffage plus in tense; La fig. 6 est une vue semblable montrant le fonctionnement de l'élément en cas de chauffage encore plus intense;
La fig. 7 est le schéma des connexions électriques pour le dispositif des fig. 1 et 2; La fig. 8 est une coupe montrant un dis positif à plusieurs éléments de chauffage, placé dans un tuyau; La, fi--. 9 est une coupe longitudinale sui vant la. ligne 9-9 de la fig. 8, le tuyau étant supprimé; -- La.fig. 10 est une coupe transversale sui vant la, ligne 10-10 de la fig. 8;
La. fig. 11 est une coupe suivant la ligne 11-11, et la fig. 12 une coupe suivant la ligne 12-12 de la fig. 9.
Les mêmes chiffres de référence sont uti lisés dans les différentes figures pour dési gner des pièces semblables.
Si l'on se réfère d'abord aux fi-. 3 à 6, on voit que la base du récipient à eau représenté est constituée par un fond 1 dâ matière iso lante. L'une des électrodes, 2, de chaque élé ment de chauffage est constituée par une pièce sensiblement cylindrique présentant une cavité centrale 3 et une série d'ouvertures d traversant les parois latérales de cette cavité. Cette pièce est fixée au fond 1 par un bou lon 5, qui est relié électriquement à un con ducteur 6. L'autre électrode de l'élément. de chauffage est constituée par une tige 7, de préférence en carbone, suspendue à l'intérieur de la cavité 3, à une certaine distance, de ses parois.
Les électrodes 7 des divers éléments de chauffage sont supportées par un étrier 8 comportant une pièce transversale 8' passant par 'dessus plusieurs éléments; cette barre transversale est percée, en différents points 9, de trous dans lesquels les tiges 7 sont fixées au moyen de vis de serrage 10. Chaque élec trode 2 est pourvue, à son extrémité ouverte, d'un couvercle annulaire 11 formant soupape; ce couvercle consiste en une feuille de mica 12 sur laquelle est placé un disque de plomb 13 formant poids. Ces soupapes entourent les électrodes 7 et présentent un trou leur per mettant de glisser facilement le long de ces tiges.
Comme le montre la fig. 1, un conduc teur unique 6' relié à l'étrier 8 fournit. le,cou- rant à toutes les électrodes 7 de la même série.
Le dispositif décrit jusqu'à présent fonc- tionne de la manière suivante: Lorsque le courant commence à. circuler, de petites bulles d'air et de vapeur se forment autour des élec trodes 7, tandis que l'eau contenue entre cel les-ci s'échauffe. Si le chauffage continue, il se forme des bulles de vapeur plus grandes 1d qui s'élèvent d'elles-mêmes pour venir se pla.. cer sous la surface inférieure @de la soupape 11, où elles sont retenues par les parois de l'électrode extérieure 2.
Lorsque finalement la, vapeur augmente encor,- et se surchauffe, la. pression de la vapeur devient suffisante pour soulever la soupape et permettre, par conséquent, à la vapeur de s'échapper dans le liquide qui l'entoure. Dans l'entretemps, la surface active des électrodes a été réduite à mesure que la température augmentait, comme on le voit aux fig. 5 et 6. Comme le chauf fage dépend de la grandeur de la surface ac tive des électrodes, le chauffage varie en rai son inverse de l'élévation de la, température dans l'espace servant effectivement au ch.auf- fage.
Les fig. 1, 2 et 7 montrent une position commode, permettant de faire fonctionner un groupe d'éléments de ce genre en opérant en tre eux une sélection à volonté. Trois étriers 8 sont supportés par le fond 1 et chaque étrier fournit le courant à trois des électrodes 7 et est relié à l'une des bornes 15 d'un in terrupteur 16. L'interrupteur 16 porte de l'autre côté trois contacts 17, 18, 19 dont chacun est relié directement à une des élec trodes cylindriques 2 du groupe d'éléments correspondant; ces trois contacts sont mis en connexion avec l'un des fils de ligne par le pont mobile 20 de l'interrupteur, qui relie en même temps le contact 15 à l'autre fil de ligne.
On voit à la fig. 7 qu'on peu mettre en circuit n'importe quel nombre désiré d'élé ments de chauffage de. :chaque groupe, ou égard au fait que les contacts 17, 18, 19 font saillie à des niveaux différents de façon à être reliés en circuit successivement les uns après les autres suivant qu'on abaisse plus ou moins le pont 20 de l'interrupteur respectif.
Lorsque les éléments de chauffage doivent être utilisés dans des installations de chauf- fage domestiques, par exemple, on peut pla cer un certain nombre de ces éléments dans un tuyau 30, comme représenté en fig. 8, ce tuyau étant en communication avec un radia teur de construction habituelle, situé de pré férence â proximité. Dans ce cas, les éléments de chauffage sont supportés par un châssis de support comportant deux cadres 31 et 32 en forme d'U, rattachés l'un à l'autre et dis posés en croix.
Cette disposition est bien vi sible aux fig. 8 et 9 qui sont des coupes per pendiculaires l'une à l'autre, montrant les deux cadres en forme d'U. Le cadre 31 est muni de plusieurs traverses 33 destinées à supporter les électrodes 7 en forme de tige. Pour supporter les électrodes creuses 2, des barres transversales séparées 34 s'étendent entre les branches du cadre 32. Les électrodes creuses 2 sont boulonnéesà ces dernières bar res transversales de la manière représentée à la fig. 3. L'ensemble ainsi établi peut être enfilé dans le tuyau 30, dans lequel il est supporté et maintenu écarté -des parois du tuyau par des bagues isolantes 35.
Ces ba gues sont munies d'ouvertures en 36 pour faciliter la. circulation. Les cadres 31 et 32 sont reliés aux bornes opposées de la ligne d'alimentation de courant de façon que le courant soit amené aux électrodes. Le tuyau 30 est toujours en communication avec le ra diateur et maintenu rempli d'eau. Dans une installation à eau chaude où le radiateur est toujours rempli d'eau, il se produira évidem ment une circulation de l'eau chauffée.
Dans 1-e ,cas d'une installation .de chauffage à la, va peur, la vapeur se formant entre les électro és s'élève à travers les radiateurs, mais les élé ments situés à l'intérieur du tuyau devront toujours être plongés dans l'eau.
Electric heating device. The present invention relates to an electrical heating device comprising at least one heating element with two electrodes between which a liquid is tined to act as an electrical resistance.
It has been observed that in the operation of such devices for heating water, the resistance of the water decreases with increasing temperature. Due to the fact that less heat is required when the water is hot, there is therefore an excess of heat supplied to the water when it is at a high temperature. On the other hand, the power expended in the circuit is represented by the equation <I> P = PR, </I> where I represents the intensity of the current and R the resistance, and it follows that the effect of heating is further increased, owing to its relation to the current, although the resistance has decreased.
The main object of the invention is to reduce the quantity of energy expended for heating, in inverse proportion to the temperature obtained. This result is obtained thanks to the arrangement in which the electrodes of the heating element are combined with a transverse member forming a valve across the space between them, to allow an accumulation of gas in pressure between the electrodes and by there a reduction in the active surface of the electrodes, until at a determined pressure, the valve can open to let the said gas escape.
The appended drawing, given by way of example, represents two embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a side view, partly in section, of a device with several heating elements, placed in a water container; Fig: 2 is a corresponding plan view; Fig. 3 is a longitudinal section of one of these elements; Fig. 4 is a similar view showing the element immersed in water and slightly heated; Fig. 5 is a similar view showing the element during more intense heating; Fig. 6 is a similar view showing the operation of the element in the event of even more intense heating;
Fig. 7 is the diagram of the electrical connections for the device of FIGS. 1 and 2; Fig. 8 is a section showing a positive device with several heating elements, placed in a pipe; La, fi--. 9 is a longitudinal section following the. line 9-9 of fig. 8, the pipe being removed; - La.fig. 10 is a cross section taken along the line 10-10 of FIG. 8;
Fig. 11 is a section taken along line 11-11, and FIG. 12 a section along line 12-12 of FIG. 9.
The same reference numerals are used in the different figures to designate like parts.
If we first refer to the fi-. 3 to 6, it can be seen that the base of the water container shown is constituted by a bottom 1 of insulating material. One of the electrodes, 2, of each heating element is formed by a substantially cylindrical part having a central cavity 3 and a series of openings d passing through the side walls of this cavity. This part is fixed to the bottom 1 by a bolt 5, which is electrically connected to a conductor 6. The other electrode of the element. heating is constituted by a rod 7, preferably carbon, suspended inside the cavity 3, at a certain distance from its walls.
The electrodes 7 of the various heating elements are supported by a bracket 8 comprising a transverse part 8 'passing over' several elements; this transverse bar is pierced, at various points 9, with holes in which the rods 7 are fixed by means of clamping screws 10. Each electrode 2 is provided, at its open end, with an annular cover 11 forming a valve; this cover consists of a sheet of mica 12 on which is placed a lead disc 13 forming a weight. These valves surround the electrodes 7 and have a hole allowing them to slide easily along these rods.
As shown in fig. 1, a single conductor 6 'connected to the yoke 8 provides. le, current to all the electrodes 7 of the same series.
The device described so far works as follows: When the current starts at. circulating, small air and vapor bubbles form around the electrodes 7, while the water contained between them heats up. If the heating continues, larger vapor bubbles 1d form which rise on their own to place themselves under the lower surface @of the valve 11, where they are retained by the walls of the valve. 'outer electrode 2.
When finally the steam rises again - and overheats, the. Steam pressure becomes sufficient to lift the valve and, therefore, allow steam to escape into the liquid around it. In the meantime, the active surface of the electrodes was reduced as the temperature increased, as seen in Figs. 5 and 6. As the heating depends on the size of the active surface of the electrodes, the heating varies in consequence of the increase in temperature in the space actually used for heating.
Figs. 1, 2 and 7 show a convenient position, making it possible to operate a group of elements of this type by making a selection between them at will. Three brackets 8 are supported by the bottom 1 and each bracket supplies the current to three of the electrodes 7 and is connected to one of the terminals 15 of a switch 16. The switch 16 carries three contacts 17 on the other side. , 18, 19 each of which is directly connected to one of the cylindrical electrodes 2 of the corresponding group of elements; these three contacts are connected to one of the line wires by the movable bridge 20 of the switch, which at the same time connects the contact 15 to the other line wire.
We see in fig. 7 that you can switch on any desired number of heating elements. : each group, or taking into account the fact that the contacts 17, 18, 19 protrude at different levels so as to be connected in circuit successively one after the other depending on whether the bridge 20 of the switch is lowered more or less respective.
When the heating elements are to be used in domestic heating installations, for example, a number of these elements can be placed in a pipe 30, as shown in fig. 8, this pipe being in communication with a radiator of usual construction, preferably located nearby. In this case, the heating elements are supported by a support frame comprising two U-shaped frames 31 and 32, attached to each other and arranged in a cross.
This arrangement is clearly visible in FIGS. 8 and 9 which are sections perpendicular to each other, showing the two U-shaped frames. The frame 31 is provided with several cross members 33 intended to support the rod-shaped electrodes 7. To support the hollow electrodes 2, separate transverse bars 34 extend between the legs of the frame 32. The hollow electrodes 2 are bolted to these latter transverse bars as shown in FIG. 3. The assembly thus established can be threaded into the pipe 30, in which it is supported and kept away from the walls of the pipe by insulating rings 35.
These ba gues are provided with openings at 36 to facilitate the. circulation. Frames 31 and 32 are connected to opposite terminals of the power supply line so that current is supplied to the electrodes. The pipe 30 is still in communication with the radiator and kept filled with water. In a hot water installation where the radiator is always filled with water, there will obviously be circulation of the heated water.
In 1-e, in the case of a heating installation, the vapor forming between the electrodes rises through the radiators, but the elements located inside the pipe must always be immersed. in water.