Corps de chauffe électrique et procédé pour sa fabrication. Cette invention se rapporte à un corps de chauffe électrique, pouvant fonctionner à des températures allant de la température atmos phérique jusqu'au delà de 14000, et un pro cédé pour sa fabrication.
Les résistances électriques, employées jusqu'à présent, ont été pour la plupart; soit du type à fil métallique, soit du type à charbon ou à graphite. Chacun de ces types présente certains inconvénients dans son appli cation pratique: Le premier surtout en ce qui concerne le prix de revient, la difficulté du montage, la limitation de la température ainsi que l'inégalité de celle-ci. Les inconvénients du second type sont également son grand prix de revient, ainsi que sa grande conductibilité, la difficulté de son application dans des cir cuits d'un voltage élevé, sa tendance à une oxydation rapide, ainsi que la difficulté de prévoir un montage propre à empêcher l'oxy dation. .
Contrairement aux résistances de chauffage actuelles, le corps de chauffe électrique faisant partie de l'invention est simple et bon marché, peut être fabriqué à peu près dans n'importe quelle forme voulue et être construit de façon à fournir de la chaleur exactement là oû elle est désirée. Il est constitué par une masse céramique, solide et compacte, dans laquelle est noyé un élément de résistance formé par l'addition à de la matière céramique de poudre conductrice à base de carbone.
Ce corps de chauffe peut être établi de façon à former une partie du récipient ou de l'appareil qui doit être chauffé, et de manière qu'en fonc tionnement, il présente sensiblement la même température dans tous les points de sa sur face. Il peut être employé dans des articles de ménage sans être abîmé lorsque ces der niers sont mouillés pour leur nettoyage.
La conductibilité de l'élément de résistance peut être obtenue par l'addition, à la massé plastique, de graphite en poudre ou de charbon pulvérisé, cette portion conductrice étant entièrement entourée, supportée et isoléc@par la matière céramique, non conductrice, qui est de préférence émaillée.
En pratique, l'élément de résistance peut être fait d'un mélange d'une bonne qualité de grès et d'un certain pourcentage de graphite en poudre, de préférence, quoiqu'un autre charbon pulvérisé puisse être employé, ce pourcentage variant, suivant la résistance désirée, d'environ 20 à 80 %. Lorsque le pourcentage est petit, il est avantageux d'ajouter encore une certaine quantité de poudre de grès cuit.
On peut donner à cet élément de résis tance, lorsqu'il est plastique, la forme voulue, et le recouvrir ensuite entièrement - toujours pendant qu'il est à l'état plastique - d'une couche de grès réfractaire, de faïence ou de porcelaine, également à l'état plastique (cette couverture étant avantageuse pour supporter l'élément de résistance pendant la fabrication, ainsi que pour le supporter, l'isoler et le pro téger pendant l'emploi de l'appareil), de telle façon que le tout, après la cuisson, forme un seul corps, compact et solide dans lequel hélément de résistance est isolé.
Le corps de chauffe ainsi constitué peut être pourvu d'une couche d'émail, appliquée avant la cuisson ou bien après le biscuitage, par des méthodes bien connues, le but de l'émaillage étant également de protéger l'élé ment de résistance contre l'humidité et l'air. Pour des températures élevées, il est en outre avantageux de protéger l'élément de résistance en appliquant, sous l'émail, une couche de matière semblable à celle qui compose l'élé ment de résistance, cette couche additionnelle servant à empêcher l'oxydation.
La résistance de l'élément de résistance peut être variée à volonté en faisant varier le pourcentage de charbon, et en même temps la section, ainsi que la longueur de l'élément de résistance.
Il convient de donner à l'élément de résis tance une résistance uniforme par unité de longueur, ce qui est avantageux pour obtenir une température uniformément répartie sur toute la surface. On aura également soin de donner à l'enveloppe servant de support et d'isolateur une forme telle que sa dilatation soit à peu prés la même que celle de l'élé ment de résistance. On a trouvé, par exemple, que la même masse de grès petit être em ployée pour l'appareil entier, en remplaçant la poudre de grès cuit, employée pour le support isolateur, par du graphite en poudre pour l'élément de résistance.
Afin d'éviter que l'élément de résistance puisse être abimée dans le four, il est avan tageux de l'enfermer dans un moufle pour la cuisson.
L'élément de résistance peut être composé de plusieurs coaches de matière de résistance, séparées l'une de l'autre par une couche isolante, le tout étant réuni en un corps solide, continu et cohérent.
Dans l'application, on peut combiner ri'impoi-te quel récipient en grès avec un corps de chauffe fait. suivant l'invention. Par exemple, une casserole ou un broc peuvent être munis d'un élément de résistance logé dans leur fond ou dans leur paroi, ou bien dans les deux.
Le dessin ci-annexé, donné àtitre d'exemple, représente deus formes d'exécution d'un corps de chauffe électrique suivant l'invention, ser vant de réchauds.
La fig. 1 représente une vue latérale de la première forure d'exécution du réchaud destinée à marcher à une tension d'environ 110 volts et i1 donner une température uni forme d'environ 100 C dans tous les points de sa surface de chauffe; La fig. 2 en est une coupe verticale trans versale, et La fig. 3 une vue en plan, partie en coupe, La fig.4 est une vue en plan de la seconde forme d'exécution du réchaud:
La fig. 5 est une coupe verticale suivant la ligne 5-5 de la fig. 4, et La fig. 6 est une vue de côté du même réchaud.
La masse céramique plastique isolante pour le corps de chauffe petit être faite en mélangeant ensemble 40 % de grès frais et GO % de bonne poudre de grès cuit, exempte de fer et d'impuretés.
Cette poudre aura à peu près la composition suivante SIOn, . . . . . . 72 % A1sOs . . . . . 22% I'e:;
Os . . . . . 2 % Ti Os . . . . . 2 % Alcalis . . . . . 2 0/0 L'élément de résistance est fait de la même masse avec addition d'un bon graphite en poudre d'une teneur en carbone d'environ 85 %, pulvérisé et passé par un tamis à mailles n 20, et mélangé par exemple dans les proportions suivantes:
Grès . . . . . . 40 0/0 Poudre de grès . . 40 % Graphite . . . . 20 % Pour fabriquer le réchaud des fig. 1 à 3, on forme sur une surface plate, avec de la masse céramique isolante préparée comme plus haut, une plaque a d'environ 5 mm d'épaisseur. Ensuite on forme, avec de la masse conductrice de la composition précitée, une plaque b dont l'épaisseur doit correspondre à la résistance qu'on désire obtenir, mettons de 2,5 mm environ.
La plaque b est ensuite posée et pressée sur la plaque a, lavée d'abord avec de l'eau de grès, afin de faire bien adhérer les deux plaques l'une à l'autre.
La plaque double obtenue de cette façon est rognée pour lui donner la forme voulue, circulaire dans ce cas. Au moyen d'un gabarit, des rainures étroites c, d'environ 3 mm de largeur, sont découpées dans la couche de masse de résistance, de manière qu'un circuit d'une certaine longueur soit obtenu. On rem plit ces rainures c de grès plastique isolant, ainsi que le dessin le montre, et ensuite la plaque est recouverte d'une troisième couche de grès plastique d, d'environ 5 mm d'épais seur, l'adhérence étant assurée par un lavage à l'eau de grès, et le tout pressé fortement.
II est préférable de couvrir de masse isolante aussi le bord de la plaque, ainsi qu'il est indiqué à l'endroit désigné par e. Les deux points extrêmes de l'élément de résistance b sont munis de blocs circulaires f, qui, grâce au graphite qu'ils contiennent, peuvent être percés après la cuisson pour recevoir des fiches de contact g, servant à raccorder le réchaud au circuit d'alimentation électrique.
Dans le cas où la température de la plaque-réchaud est élevée au point de nuire aux bornes métalliques, des tiges de graphite sont employées pour raccorder les bornes à la plaque, ces dernières étant placées en dehors de la zone de haute température.
Des tiges de graphite de ce genre sont employées dans l'exemple des fig. 4, 5 et 6, qui représentent une plaque-réchaud pouvant être chauffée à une température d'environ 1200 0. Pour la construction de cette plaque, une plaque a' de grès isolant, d'environ 5 mm d'épaisseur, est formée sur une surface plate. Ensuite, on forme la plaque b' de matière conductrice, formant élément de résistance, ayant l'épaisseur voulue qui varie suivant la résistance qu'on désire avoir, mettons de 25 mm environ. Cette plaque est placée sur la plaque isolante cc' et serrée contre elle, en employant toujours un lavage à l'eau de grès, afin d'assurer l'adhérence.
La plaque b' formant l'élément de résistance est pourvue des bornes f', faites d'une matière d'une conductibilité plus élevée que celle de la plaque b', et. fixées aux deux extrémités de celle-ci; la plaque combinée ainsi obtenue est ensuite couverte d'une troisième plaque d' de grès plastique d'environ 5 mm d'épaisseur, en employant de nouveau un lavage à l'eau de grès, afin d'assurer une bonne adhérence. Les bords de la plaque sont également couverts de grès isolant., ainsi qu'il est indiqué aux endroits désignés par e'. Après la cuisson, on perce des trous dans les bornes à haute conducti- bilité <B>f</B> l; ces trous sont taraudés et des tiges de graphite g1 y sont solidement vissées.
Chacune de ces tiges g' est entourée et pro tégée par un tube h. en grès émaillé, et une borne métallique à ailettes de refroidissement k, ainsi que l'indique le dessin, est serrée sur l'extrémité supérieure de chaque tige g' pour la raccorder à la ligne qui amène le courant. Ces bornes pourront être pourvues de refroi dissement à l'eau.
Si on le désire; on pourrait munir la plaque d'un rebord afin d'obtenir un récipient plat.
Un récipient cylindrique peut être fait comme suit Un moule est doublé d'une couche de grès isolant de l'épaisseur voulue, façonnée au moyen d''un gabarit sur une roue de potier. Ensuite, une couche de la matière conduc trice formant élément de résistance est appli quée sur cette couche isolante, et façonnée également au moyen d'un gabarit. Puis, on forme dans cette couche conductrice un cir cuit d'une certaine longueur, en y taillant des rainures, comme il a été expliqué ci- dessus, et en remplissant ces rainures de grès; le tout est recouvert et isolé avec du grès ordinaire isolant façonné au moyen d'un gabarit.
Electric heating body and method for its manufacture. This invention relates to an electric heating body, able to operate at temperatures ranging from atmospheric temperature up to above 14000, and a process for its manufacture.
The electric resistances, employed until now, have been for the most part; either of the wire type, or of the carbon or graphite type. Each of these types has certain drawbacks in its practical application: The first especially with regard to the cost price, the difficulty of assembly, the limitation of the temperature as well as the inequality of the latter. The disadvantages of the second type are also its high cost price, as well as its high conductivity, the difficulty of its application in high voltage circuits, its tendency to rapid oxidation, as well as the difficulty of providing a clean assembly. to prevent oxidation. .
Unlike current heating resistors, the electric heater which is part of the invention is simple and inexpensive, can be made in almost any shape desired, and can be constructed to provide heat exactly where it is needed. it is desired. It consists of a ceramic mass, solid and compact, in which is embedded a resistance element formed by the addition to the ceramic material of conductive carbon-based powder.
This heating body can be established so as to form a part of the receptacle or of the apparatus which is to be heated, and so that in operation it has substantially the same temperature in all points of its surface. It can be used in household items without being damaged when they get wet for cleaning.
The conductivity of the resistance element can be obtained by the addition, to the plastic mass, of powdered graphite or of pulverized carbon, this conductive portion being entirely surrounded, supported and isolated by the ceramic, non-conductive material, which is preferably enameled.
In practice, the resistance element can be made of a mixture of good quality sandstone and a certain percentage of powdered graphite, preferably, although other pulverized carbon can be used, this percentage varying. depending on the desired resistance, about 20 to 80%. When the percentage is small, it is advantageous to add a further amount of baked stoneware powder.
This element of resistance can be given, when it is plastic, the desired shape, and then completely covered - always while it is in the plastic state - with a layer of refractory stoneware, earthenware or earthenware. porcelain, also in the plastic state (this cover being advantageous for supporting the resistance element during manufacture, as well as for supporting, insulating and protecting it during use of the appliance), in such a way that the whole, after cooking, forms a single body, compact and solid in which unfortunately the resistance element is isolated.
The heating body thus formed can be provided with a layer of enamel, applied before firing or else after biscuiting, by well-known methods, the purpose of enamelling also being to protect the resistance element against humidity and air. For high temperatures, it is also advantageous to protect the resistance element by applying, under the enamel, a layer of material similar to that which composes the resistance element, this additional layer serving to prevent oxidation. .
The resistance of the resistance element can be varied at will by varying the percentage of carbon, and at the same time the section, as well as the length of the resistance element.
The resistance element should be given a uniform resistance per unit length, which is advantageous in order to obtain a temperature uniformly distributed over the entire surface. Care will also be taken to give the envelope serving as a support and insulator a shape such that its expansion is approximately the same as that of the resistance element. It has been found, for example, that the same mass of stoneware can be used for the entire apparatus, replacing the fired stoneware powder, employed for the insulating support, with powdered graphite for the resistance element.
In order to prevent the resistance element from being damaged in the oven, it is advantageous to enclose it in a muffle for baking.
The resistance element can be composed of several coaches of resistance material, separated from each other by an insulating layer, the whole being united in a solid, continuous and coherent body.
In the application one can combine ri'imoi-te which stoneware container with a heating body made. according to the invention. For example, a saucepan or a pitcher can be provided with a resistance element housed in their bottom or in their wall, or else in both.
The accompanying drawing, given by way of example, shows two embodiments of an electric heating body according to the invention, used as stoves.
Fig. 1 shows a side view of the first execution bore of the stove intended to operate at a voltage of about 110 volts and to give a uniform temperature of about 100 ° C. in all points of its heating surface; Fig. 2 is a transverse vertical section thereof, and FIG. 3 a plan view, partly in section, Fig. 4 is a plan view of the second embodiment of the stove:
Fig. 5 is a vertical section taken along line 5-5 of FIG. 4, and FIG. 6 is a side view of the same stove.
The insulating plastic ceramic mass for the small heating body be made by mixing together 40% fresh stoneware and GO% good baked stoneware powder, free from iron and impurities.
This powder will have roughly the following composition SIOn,. . . . . . 72% A1sOs. . . . . 22% I'e :;
Bones. . . . . 2% Ti Os. . . . . 2% Alkalis. . . . . 2 0/0 The resistance element is made of the same mass with the addition of a good powdered graphite with a carbon content of about 85%, pulverized and passed through a n 20 mesh sieve, and mixed by example in the following proportions:
Sandstone. . . . . . 40 0/0 Sandstone powder. . 40% Graphite. . . . 20% To make the stove in fig. 1 to 3, is formed on a flat surface, with the insulating ceramic mass prepared as above, a plate is about 5 mm thick. Then, with the conductive mass of the aforementioned composition, a plate b is formed, the thickness of which must correspond to the resistance which is desired to be obtained, say about 2.5 mm.
The plate b is then placed and pressed on the plate a, washed first with sandstone water, in order to make the two plates adhere well to each other.
The double plate obtained in this way is trimmed to give it the desired shape, circular in this case. By means of a jig, narrow grooves c, about 3 mm in width, are cut from the resistance ground layer, so that a circuit of a certain length is obtained. These grooves c are filled with insulating plastic sandstone, as shown in the drawing, and then the plate is covered with a third layer of plastic sandstone d, about 5 mm thick, the adhesion being ensured by a washing with water of sandstone, and the whole pressed strongly.
It is preferable to cover the edge of the plate with insulating mass as well, as indicated at the place designated by e. The two extreme points of the resistance element b are provided with circular blocks f, which, thanks to the graphite they contain, can be drilled after firing to receive contact plugs g, used to connect the stove to the circuit d power supply.
In the event that the temperature of the warming plate is high enough to interfere with the metal terminals, graphite rods are used to connect the terminals to the plate, the latter being placed outside the high temperature zone.
Such graphite rods are employed in the example of Figs. 4, 5 and 6, which show a warming plate which can be heated to a temperature of about 1200 0. For the construction of this plate, a plate a 'of insulating stoneware, about 5 mm thick, is formed. on a flat surface. Then, the plate b 'of conductive material is formed, forming a resistance element, having the desired thickness which varies according to the resistance that one wishes to have, say about 25 mm. This plate is placed on the insulating plate cc 'and pressed against it, always employing a water wash of sandstone, in order to ensure adhesion.
The plate b 'forming the resistance element is provided with the terminals f', made of a material of higher conductivity than that of the plate b ', and. fixed at both ends thereof; the combined plate thus obtained is then covered with a third plate of plastic sandstone about 5 mm thick, again employing a water wash of sandstone, in order to ensure good adhesion. The edges of the plate are also covered with insulating sandstone., As indicated in the places designated by e '. After firing, holes are drilled in the high conductivity terminals <B> f </B> l; these holes are tapped and graphite rods g1 are firmly screwed into them.
Each of these rods g 'is surrounded and protected by a tube h. enamelled stoneware, and a metal terminal with cooling fins k, as shown in the drawing, is clamped on the upper end of each rod g 'to connect it to the line which carries the current. These terminals may be provided with water cooling.
If desired; one could provide the plate with a rim in order to obtain a flat container.
A cylindrical container can be made as follows. A mold is lined with a layer of insulating stoneware of the desired thickness, shaped by means of a jig on a potter's wheel. Then, a layer of the conductive material forming a resistance element is applied to this insulating layer, and also shaped by means of a template. Then, a fired circuit of a certain length is formed in this conductive layer, by cutting grooves therein, as has been explained above, and by filling these grooves with sandstone; the whole is covered and insulated with ordinary insulating stoneware shaped by means of a template.