EP1619932A2 - Elément isolant - Google Patents

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EP1619932A2
EP1619932A2 EP05291461A EP05291461A EP1619932A2 EP 1619932 A2 EP1619932 A2 EP 1619932A2 EP 05291461 A EP05291461 A EP 05291461A EP 05291461 A EP05291461 A EP 05291461A EP 1619932 A2 EP1619932 A2 EP 1619932A2
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EP
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insulating element
insulating
heating
element according
lugs
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Dominique Soulard
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Atlantic Industrie SAS
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Atlantic Industrie SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/46—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor mounted on insulating base

Definitions

  • the invention relates to an insulating element used for the manufacture of heating elements consisting of mounting conductive son on at least one elongated body of insulating material.
  • Heating elements known by specialists "steatite resistance" are known to be mounted in a metal sheath.
  • These heating elements are constituted by mounting a wire wound or twisted and mounted on insulating elements steatite commonly called "barrel”.
  • the assembled assembly is held in position by a central fixing and holding rod, and is then locked in position.
  • connection of these heating elements of known type is generally done by means of lugs, terminals, nuts or other auxiliary means of electrical and mechanical connections.
  • the insulating elements are generally made of ceramic material, generally steatite, and have a central orifice of small diameter for the passage of the central holding rod.
  • Heating elements of known type generally give satisfaction, but require a significant preparation and assembly time, as well as a number of connection accessories further increasing the finishing time and electrical control of the mounted assembly.
  • a first object of the invention is to improve the state of the art, by providing a new insulating element for the manufacture of heating elements for quick and easy assembly.
  • a second object of the invention is to provide a new insulating element retaining the high temperature mechanical and dielectric characteristics of the prior art, while allowing to remove the holding rod of the prior art.
  • a third object of the invention is to provide a heating element consisting of assembling insulating elements according to the invention, and to avoid the use of terminals, nuts, lugs or other auxiliary means of connection.
  • the subject of the invention is an insulating element for the manufacture of heating elements constituted by mounting conductive wires on at least one elongated body made of insulating material, characterized in that the insulating element has a central recess providing relief of the insulation. insulation element greater than ten percent, while maintaining the mechanical and dielectric characteristics of the insulating element at high temperature.
  • the invention also relates to a heating element consisting of assembling insulating elements according to the invention and a connecting head of insulating material.
  • a heating assembly intended to be mounted on an electric water heater tank comprises a sheath 1 made of enamelled metal, a flange 2 forming a cover, and a bundle 3 of insulated conductors connected to a steatite resistor comprising a alignment of insulating elements 5a, 6 on which is mounted conductor wire generally twisted and intended to be heated to high temperature.
  • each insulating element 5a, 6 has a central recess providing a relief of the insulating element greater than ten percent, while maintaining the mechanical and dielectric characteristics of the insulating element at high temperature.
  • the assembly also comprises a glove finger 4 of a type known per se and does not require a more detailed description.
  • the insulated wires of the bundle 3 are connected to a heating thermostat, not shown, and are directly connected to the conductive wires of the steatite resistance by crimping or direct assembly, so as to avoid the use of terminals, nuts, lugs, or other auxiliary means. connection.
  • the steatite resistance is maintained in the sheath 1 by a peripheral locking means of the circlip type or the like.
  • a heating element according to the invention comprises a connecting head 6 of insulating material, for example steatite, and several insulating elements 5a, 5b, 5c, 5d, made for example steatite.
  • the insulating member 5a is aligned with the connecting head 6, while the adjacent insulators 5a and 5b, 5b and 5c, 5c and 5d are aligned with each other at a predetermined angular offset.
  • the connecting head 6 of insulating material advantageously has a peripheral shoulder 7 intended to cooperate with a circlip or equivalent means of peripheral locking, ensuring the vertical maintenance of the steatite resistance inside the enamelled sheath 1 described with reference to FIG. .
  • each insulating element 5a, 5b, 5c, 5d and the connection head 6 has a central recess providing a relief of the insulating element greater than ten percent, while retaining the mechanical and dielectric characteristics of the insulating element at high temperature.
  • the central lightening of the insulating elements 5a, 5b, 5c, 5d and of the connection head 6 makes it possible, by the rigidity and the resulting weight gain, to eliminate the central fixing rod of the prior art.
  • This central fixing rod of the prior art had in effect the mechanical strength, mainly in bending, the assembly of the insulating elements and the head between them during the assembly phases.
  • the assembled assembly is less heavy, and deforms little under the effect of its own weight.
  • the assembly of the insulating elements and the head between them is subjected to a much lower bending during the assembly phases and withstands the different phases of assembly, without requiring the central fixing rod of the prior art.
  • an insulating element according to the invention has at one end indexing means 10 situated on either side of a central recess 13.
  • the central recess 13 provides a significant relief of the insulating member 5, while retaining the mechanical and high temperature dielectric characteristics of the prior art.
  • the insulating element 5 comprises at the other end of the other indexing means 11 located on either side of the central recess 13 and intended to cooperate with indexing means 10 of an adjacent insulating element 5, not shown.
  • the indexing means 10 and 11 are angularly offset by a predetermined value to obtain a stepped bending of the unrepresented lead wire.
  • the bent wire passes from one insulating element 5 to the other via channels 12 or passages, allowing the communication of a longitudinal housing 8 of an insulating element with an adjacent longitudinal housing 8 of another adjacent insulating element.
  • the insulating element 5 comprises twelve longitudinal housings 8, separated regularly by spacing strips 9 intended to come into substantially contact with the inner surface of an enamelled sheath 1 described with reference to FIG.
  • the indexing means 10 and 11 are made in the form of pins or male positioning conformations and in the form of housings or female positioning conformations intended to receive a locating pin of an adjacent insulating element.
  • the positioning pins 10 and the receiving housings 11 are preferably arranged on either side of the central recess 13 with an angular offset equal to half the angle defined by two successive longitudinal housings 8.
  • the angle formed by two successive longitudinal housing 8 is 15 degrees, while the angular offset of the lugs 10 and the housing 11 is 7 degrees and a half: this arrangement thus makes it possible to obtain a bend in stair wire sufficient to ensure longitudinal retention, while avoiding a risk of thermal expansion likely to remove two successive insulating elements.
  • the lightening of the heating elements according to the invention and their angular offset which allows cooperation with the stepwise bending of the conductive wire makes it possible to eliminate the holding rod of the prior art, while maintaining a good vertical stability of the steatite resistance. , even at high temperatures.
  • the central recess may be cylindrical or adopt any other geometric conformation, the essential being to obtain a reduction of the order of one third compared to the prior art while retaining the mechanical and dielectric characteristics at high temperature of the prior art.

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  • Resistance Heating (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

Un élément isolant (5) présente un évidement central (13) fournissant un allégement de l'élément isolant (5) supérieur à dix pour cent, tout en conservant les caractéristiques mécaniques et diélectriques de l'élément isolant à haute température.
Application à la fabrication d'éléments chauffants constitués par assemblage de fils conducteurs sur au moins un corps allongé en matériau isolant.

Description

  • L'invention est relative à un élément isolant utilisé pour la fabrication d'éléments chauffants constitués par montage de fils conducteurs sur au moins un corps allongé en matériau isolant.
  • On connaît des éléments chauffants appelés par les spécialistes « résistance stéatite » destinés à être montés dans un fourreau métallique.
  • Ces éléments chauffants sont constitués par montage d'un fil métallique enroulé ou torsadé et monté sur des éléments isolants en stéatite communément appelés « barillet ».
  • L'ensemble monté est maintenu en position par une tige centrale de fixation et de maintien, puis est ensuite verrouillé en position.
  • La connexion de ces éléments chauffants de type connu s'effectue généralement au moyen de cosses, bornes, écrous ou autres moyens auxiliaires de raccordements électrique et mécanique.
  • Les éléments isolants, communément appelés « barillet », sont généralement réalisés en matériau céramique, généralement en stéatite, et présentent un orifice central de faible diamètre destiné au passage de la tige centrale de maintien.
  • Les éléments chauffants de type connu donnent généralement satisfaction, mais nécessitent un temps de préparation et de montage important, ainsi qu'un nombre d'accessoires de connexion augmentant encore le temps de finition et de contrôle électrique de l'ensemble monté.
  • Un premier but de l'invention est de perfectionner l'état de la technique connue, en fournissant un nouvel élément isolant pour la fabrication d'éléments chauffants permettant un montage rapide et facile.
  • Un deuxième but de l'invention est de fournir un nouvel élément isolant conservant les caractéristiques mécaniques et diélectriques à haute température de l'art antérieur, tout en permettant de supprimer la tige de maintien de l'art antérieur.
  • Un troisième but de l'invention est de fournir un élément chauffant constitué par assemblage d'éléments isolants selon l'invention, et permettant d'éviter l'utilisation de bornes, écrous, cosses ou autres moyens auxiliaires de raccordement.
  • L'invention a pour objet un élément isolant pour la fabrication d'éléments chauffants constitués par montage de fils conducteurs sur au moins un corps allongé en matériau isolant, caractérisé par le fait que l'élément isolant présente un évidement central fournissant un allégement de l'élément isolant supérieur à dix pour cent, tout en conservant les caractéristiques mécaniques et diélectriques de l'élément isolant à haute température.
  • Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention
    • l'élément isolant présente à chaque extrémité des moyens d'indexation en rotation de l'élément isolant par rapport à un élément isolant suivant, de manière à réaliser un décalage angulaire entre éléments isolants successifs en assurant un blocage en translation du fil conducteur.
    • l'élément isolant présente une conformation cylindrique comportant deux ergots de positionnement et deux logements de réception d'ergot de positionnement, de manière à aligner les éléments isolants avec un décalage angulaire prédéterminé.
    • les ergots de positionnement et les logements de réception sont décalés angulairement et disposés de part et d'autre de l'évidement central.
    • l'élément isolant comporte à chaque extrémité des passages de fil conducteur faisant communiquer un logement longitudinal d'un élément isolant avec un logement longitudinal angulairement décalé d'un autre élément isolant.
    • le décalage angulaire est égal à la moitié de l'angle défini par deux logements longitudinaux successifs.
  • L'invention a également pour objet un élément chauffant constitué par assemblage d'éléments isolants selon l'invention et d'une tête de raccordement en matériau isolant.
  • Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention :
    • des extrémités de fils conducteurs sont connectées à un thermostat de chauffage et sont directement serties ou assemblées aux conducteurs raccordés au thermostat, de manière à éviter l'utilisation de bornes, écrous, cosses, ou autres moyens auxiliaires de raccordement.
    • la tête de raccordement en matériau isolant peut présenter un épaulement périphérique destiné à coopérer avec un circlips ou moyen équivalent de blocage périphérique pour assurer le maintien vertical de l'élément chauffant.
  • L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • La figure 1 représente schématiquement une vue en perspective avec arrachement partiel d'un ensemble chauffant destiné à un chauffe-eau électrique.
    • La figure 2 représente schématiquement une vue en perspective d'un élément chauffant selon l'invention, dans lequel les fils conducteurs ne sont pas représentés.
    • La figure 3 représente schématiquement deux vues en perspective selon deux angles différents des deux extrémités d'un élément isolant selon l'invention.
  • En référence à la figure 1, un ensemble chauffant destiné à être monté sur une cuve de chauffe-eau électrique comporte un fourreau 1 en métal émaillé, une bride 2 formant couvercle, et un faisceau 3 de conducteurs isolés raccordés à une résistance stéatite comportant un alignement d'éléments isolants 5a, 6 sur lesquels est monté du fil conducteur généralement torsadé et destiné à être porté à haute température.
  • Selon l'invention, chaque élément isolant 5a, 6 présente un évidement central fournissant un allégement de l'élément isolant supérieur à dix pour cent, tout en conservant les caractéristiques mécaniques et diélectriques de l'élément isolant à haute température.
  • L'ensemble comporte également un doigt de gant 4 de type connu en soi et ne nécessitant pas de description plus détaillée.
  • Les fils isolés du faisceau 3 sont connectés à un thermostat de chauffage non représenté et sont directement raccordés aux fils conducteurs de la résistance stéatite par sertissage ou assemblage direct, de manière à éviter l'utilisation de bornes, écrous, cosses, ou autres moyens auxiliaires de raccordement.
  • La résistance stéatite est maintenue dans le fourreau 1 par un moyen de blocage périphérique du genre circlips ou analogue.
  • Le montage et le maintien de la résistance stéatite dans le fourreau 1 métallique par un moyen de blocage périphérique permet de supprimer la tige centrale de fixation de l'art antérieur sans conséquence défavorable sur la tenue et le fonctionnement de l'ensemble.
  • En référence à la figure 2, un élément chauffant selon l'invention comporte une tête 6 de raccordement en matériau isolant, par exemple en stéatite, et plusieurs éléments isolants 5a, 5b, 5c, 5d, réalisés par exemple en stéatite.
  • L'élément isolant 5a est aligné avec la tête de raccordement 6, tandis que les éléments isolants adjacents : 5a et 5b, 5b et 5c, 5c et 5d, sont alignés entre eux avec un décalage angulaire prédéterminé.
  • Ainsi, lorsque le fil conducteur passe d'un élément isolant 5 à un isolant 5 adjacent, il subit un coudage formant une conformation en escalier qui assure le blocage en translation du fil conducteur et permet de respecter les distances d'écartement diélectrique entre parties électriquement actives.
  • La tête 6 de raccordement en matériau isolant présente avantageusement un épaulement 7 périphérique destiné à coopérer avec un circlips ou moyen équivalent de blocage périphérique, assurant le maintien vertical de la résistance stéatite à l'intérieur du fourreau émaillé 1 décrit en référence à la figure 1.
  • Selon l'invention, chaque élément isolant 5a, 5b, 5c, 5d et la tête de raccordement 6 présente un évidement central fournissant un allégement de l'élément isolant supérieur à dix pour cent, tout en conservant les caractéristiques mécaniques et diélectriques de l'élément isolant à haute température.
  • L'allègement central des éléments isolants 5a, 5b, 5c, 5d et de la tête de raccordement 6 permet par la rigidité et le gain de poids qui en résultent, de supprimer la tige centrale de fixation de l'art antérieur. Cette tige centrale de fixation de l'art antérieur avait en effet pour fonction la tenue mécanique, principalement en flexion, de l'assemblage des éléments isolants et de la tête entre eux pendant les phases de montage.
  • Grâce à l'invention, l'ensemble monté est moins lourd, et se déforme peu sous l'effet de son propre poids.
  • L'assemblage des éléments isolants et de la tête entre eux est soumis à une flexion beaucoup plus faible pendant les phases de montage et résiste aux différentes phase du montage, sans nécessiter la tige centrale de fixation de l'art antérieur.
  • En référence à la figure 3, un élément isolant selon l'invention présente à une première extrémité des moyens d'indexation 10 situés de part et d'autre d'un évidement central 13.
  • L'évidement central 13 permet d'obtenir un allégement important de l'élément isolant 5, tout en conservant les caractéristiques mécaniques et diélectriques à haute température de l'art antérieur.
  • L'élément isolant 5 comporte à l'autre extrémité des autres moyens d'indexation 11 situés de part et d'autre de l'évidement central 13 et destinés à coopérer avec des moyens d'indexation 10 d'un élément isolant 5 adjacent, non représenté.
  • Les moyens d'indexation 10 et 11 sont décalés angulairement d'une valeur prédéterminée permettant d'obtenir un coudage en escalier du fil conducteur non représenté.
  • Le fil conducteur coudé passe d'un élément isolant 5 à l'autre par l'intermédiaire de canaux 12 ou de passages, permettant la communication d'un logement longitudinal 8 d'un élément isolant avec un logement longitudinal 8 adjacent d'un autre élément isolant 5 adjacent.
  • Dans l'exemple représenté, l'élément isolant 5 comporte douze logements longitudinaux 8, séparés régulièrement par des barrettes 9 d'espacement destiné à venir sensiblement au contact de la surface intérieure d'un fourreau émaillé 1 décrit en référence à la figure 1.
  • De préférence, les moyens d'indexation 10 et 11 sont réalisés sous forme d'ergots ou conformations mâles de positionnement et sous forme de logements ou conformations femelles de positionnement destinés à recevoir un ergot de positionnement d'un élément isolant 5 adjacent.
  • Les ergots 10 de positionnement et les logements 11 de réception sont de préférence disposés de part et d'autre de l'évidement central 13 avec un décalage angulaire égal à la moitié de l'angle défini par deux logements longitudinaux 8 successifs.
  • Dans l'exemple représenté, l'angle formé par deux logements 8 longitudinaux successifs est de 15 degrés, tandis que le décalage angulaire des ergots 10 et des logements 11 est de 7 degrés et demi : cette disposition permet ainsi d'obtenir un coudage en escalier du fil conducteur suffisant pour assurer le maintien longitudinal, tout en évitant un risque de dilatation thermique susceptible de déchausser deux éléments isolants 5 successifs.
  • L'allégement des éléments chauffants selon l'invention et leur décalage angulaire qui permet une coopération avec le coudage en escalier du fil conducteur permet de supprimer la tige de maintien de l'art antérieur, tout en conservant une bonne stabilité verticale de la résistance stéatite, même à haute température.
  • L'invention décrite en référence à un mode de réalisation particulier n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention.
  • Ainsi, l'évidement central peut être cylindrique ou adopter toute autre conformation géométrique, l'essentiel étant d'obtenir un allégement de l'ordre d'un tiers par rapport à l'art antérieur tout en conservant les caractéristiques mécaniques et diélectriques à haute température de l'art antérieur.

Claims (9)

  1. Elément isolant (5) pour la fabrication d'éléments chauffants constitués par montage de fils conducteurs sur au moins un corps allongé en matériau isolant, caractérisé par le fait que l'élément isolant (5) présente un évidement central (13) fournissant un allégement de l'élément isolant (5) supérieur à dix pour cent, tout en conservant les caractéristiques mécaniques et diélectriques de l'élément isolant à haute température.
  2. Elément isolant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément isolant (5) présente à chaque extrémité des moyens d'indexation (10, 11) en rotation de l'élément isolant (5) par rapport à un élément isolant (5) suivant, de manière à réaliser un décalage angulaire entre éléments isolants successifs, tout en assurant un blocage en translation du fil conducteur.
  3. Elément isolant selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément isolant (5) présente une conformation cylindrique comportant deux ergots (10) de positionnement et deux logements (11) de réception d'ergot (10) de positionnement, de manière à aligner les éléments isolants (5) avec un décalage angulaire prédéterminé.
  4. Elément isolant selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les ergots (10) de positionnement et les logements (11) de réception sont décalés angulairement et disposés de part et d'autre de l'évidement (13) central.
  5. Elément isolant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément isolant (5) comporte à chaque extrémité des passages (12) de fil conducteur faisant communiquer un logement longitudinal (8) d'un élément isolant (5) avec un logement longitudinal (8) angulairement décalé d'un autre élément isolant (5).
  6. Elément isolant selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le décalage angulaire est égal à la moitié de l'angle défini par deux logements (8) longitudinaux successifs.
  7. Elément chauffant constitué par assemblage d'éléments isolants (5) selon l'une quelconque des revendications précédentes et d'une tête (6) de raccordement en matériau isolant.
  8. Elément chauffant selon la revendication 7, dans lequel des extrémités de fils conducteurs sont connectées à un thermostat de chauffage, caractérisé par le fait que les extrémités de fils conducteurs sont directement serties ou assemblées aux conducteurs raccordés au thermostat, de manière à éviter l'utilisation de bornes, écrous, cosses ou autres moyens auxiliaires de raccordement.
  9. Elément chauffant selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé par le fait que la tête (6) de raccordement en matériau isolant présente un épaulement périphérique (7) destiné à coopérer avec un circlips ou moyen équivalent de blocage périphérique, pour assurer le maintien vertical de l'élément chauffant.
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