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SOCILTE ANONYME! DES APPAREILS G. A. L.
La plupart des résistances électriques connues, notamment celles destinées au chauffage, sont constituées par du fil à section circulaire enroulé en hélice de maniè- re à former un boudin à spires régulières.
Ces résistances présentent divers inconvénients et en particulier les suivants :
1 - Lorsque l'axe du boudin est vertical il se produit par suite du poids des spires un tassement des spires Inférieures, de ce fait le pas de l'hélice d'enroulement n'est plus régulier, ce pas devient doutant plus petit que
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les spires sont plus ferrées, ce qui provoque dans cette région, tin dégagement calorifique plus intense et par suite, dans le boudin, une réportition irrégulière de la chaleur.
2 - Pour établir ces résistances on doit choisir des alliages. spéciaux inoxydables, principalement à base de nickel et de chrême dont le tréfilage est très difficile et très conteux en raison même des hautes qualités mécaniques de ces alliagex. Il est indispensable d'employer des filières en d'ama@at, de nombreuses "passes" sont nécessaires et entre ces passes en doit procéder à un recuit du fil suivi d'un décapage très poussé;
toutes ces opérations sont longues et laborieuses et immobilisent un matérial importante
3 - L'opération finale d'enroulement du fil en
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,.4oigm,tuqtnrctu!' boudin dit être conduite très asS,Oeaaxteexi, car la met.. dre irrégularité dans l'hélice rend le plus souvent le boudin inutilisable ou, tout au moins, crée "un point chaud" qui abrège considérablement la durée d'utilisation de l'élément.
4 - Lors de l'enroulement du fil résistant en hélice, il se produit, du fait de la tension exercée sur le fil pour effectuer l'enroulement, un allongement irrégulier de ce fil et par suite des variations de sections qui contribuent elles aussi à produire des peints chauds.
Il est connu aussi de réaliser des éléments de résistances électriques en pratiquant des traits de scie 11, 12 ... !4 dans une bande 2 en métal ou alliage résis- tant (figure 1); ces résistances sont employées comme shunt pour les ampèremètres; d'ailleurs elles ne pourraient cenve- nir à la réalisation de résistances de chauffage, car elles présentent des sections irrégulières et par suite créent des points chauds et une répartition irrégulière de la température.
On a aussi proposé d'obtenir des grilles, en fonte,
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présentant une forme semblable à celle d'une bande avec traits de scie, mais ces grilles, obtenues par moulage présenta.lent un poids et un encombrement considérables et leur utilisation était principalement limitée aux rhéostats tels que ceux accompagnant les moteurs de traction.
Cependant, des travaux effectués par Mr. Louis VOLANT, Ingéniaur de la Compagnie Parisienne de Distribution d'électricité, ont montré que des éléments plats, pourvu qu'ils puissent être légers, de faible encombrement et de section régulière, posséderaient pour le chauffage, des qualités supérieures à celles des boudins de fil sans pré- senter aucun de leurs inconvénients. A cet effet, l'invention concerne à titre de produit industriel nouveau utilement de résistance électrique de chauffage caractérisé par un ruban plat formant des ondulations dont l'amplitude est grande vis-à-vis de leur pas; cet élément de fabrication simple présentant un rayonnement calorifique intense et une répartition régulière de la chaleur.
Elle concerne aussi la combinaison d'un élément de résistance électrique conforme au paragraphe précédent avec une gaine métallique étanche entourant cet élément, une matière réfractaire et électriquement isolante étant interposée entre cette gaine et cet élément.
L'invention concerne les éléments précédents en eux-mêmes, c'est à dire quel que soit le procédé de fabrica- tion utilisé; toutefois, l'invention stétend aussi à un procédé permettant une fabrication particulièrement commade et sûre de.cet élément ; ce procédé est caractérisé par cq qu'il effectue, par poinçonnage, des découpures alternati- vement de part et d'autre d'une bande de métal ou d'alliage résistant, ce qui assure une fabrication simple et rapide de l'élément.
L'invention s'étend aussi aux caracitéristiques
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ci-après décrites et à leurs diverses combinaisons:
Des éléments de résistances électrique chauf- fants conformes à l'invention sont représentés à titre d'exem.. ple sur les dessins ci-joints dans lesquels :
La fig. 2 montre un élément à découpures rectili- gne s.
Les fige 3 à 5 sont trois vues partielles corres- pondant à d'autres modes de réalisation d'un élément césis- tantconforme à l'invention*
La fig. 6 est une coupe d'un élément résistant plié en V.
La fig. 7 est une coupe d'un élément résistant roulé en cylindre.
Les fig. 8, 9 et 10 sont des coupes de trois éléments résistants blindés conformes à l'invention.
La. fig. 11 est une coupe d'éléments combinés à une plaque chauffante ondulée.
La fige 12 est une coupe d'une portion de plaque chauffante à nervures$ équipée d'éléments conformes à l'invention.
La fige 13 est une coupe d'un autre type de plaque chauffante munie d'éléments conformes à l'invention.
L'élément (fig. 2) est obtenu à partir d'une bande dont on voit en 11 et 12 les extrémités; cette bande est établie en alliage de grande résistivité électrique, tel qu'un nickel chrome, elle est préalablement laminée à l'épais- seur voulue.
On a pratiqué dans cette bande par poinçonnage, des découpures rectilignes telles que 13 et 14 alternative- ment de part et d'autre de la bande et orientées perpendi- culairement à la ligne médiane de la bande. On obtient ainsi un conducteur résistant de section pratiquement constante et de grande longueur développée par rapport à la longueur de
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la bande primitive.
De préférnce,a on laisse les extrémités 11 et 12 sans découpures de manière à permettre d'effectuer commodé- ment les connexions électriques, soit par soudure , soit par serrage par pinces ou boulons.
On peut apporter de nombreuses modifications à l'élément ci-dessus décrit à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention.
On peut par exemple orienter les découpures rectili- gnes 9 et 10 obliquement par rapport à la ligne médiane de la bande (fig. 3).
On peut aussi (fig. 4) donner aux découpures 15 et 16 une forme de ligne brisée c'est à dire composée d'un seg- ment perpendiculaire à la ligne médiane, prolongé par un segment parallèle et terminé par un nouveau segraent perpendi- culaire à cette ligne. On obtient ainsi un ruban résistant plié en forme de grecque,.
Suivant un autre mode de réalisation (fig. 5) on donne aux découpures des formes moins simples. Les découpures telles que 17 ont alors des largeurs variables, mais la par- tie métallique restante 18 possède toujours une section constante.
Les éléments précédents peuvent être utilisés sous forme plate; dans ce cas, ils présentent sur un boudin ordi- naire, l'avantage de posséder une meilleure surface de radia- tion. Toutefois, si la nécessité l'exige, l'élément peut être plié en V le long de la ligne médian@c comme le montre en 19 la section représentée sur la fig. 6, les branches du V pou- vant être inégales et plus ou moins ouvertes. En les amenant parallèlement à elles-memes on obtient une section en U.
En roulant l'élément en cylindre, on obtient une section en circonférence presque fermée comme le montée en 20 la fige 7. On réalise alors l'équivalent rigoureux d'un
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boudin.
L'élément résistant ci-dessus décrit et son procédé de fabrication présentent de nombreux avantages et notamment les suivants :
1 - On obtient ainsi facilement l'équivalent d'un boudin de fil rond, en une seule opération de découpage avec, comme opération préalable, le laminage de la bande à l'épais- seur désirée, ce qui est beaucoup plus simple, plus rapide et moins onéreux que le tréfilage.
2 - Cette fabrication permet de tirer un parti avan- tageux de chutes et déchets en bandes provenant de la fabrica- tion d'autres produits de l'industrie des métaux inoxydables, ' ce qui réduit encore le prix de revient de l'élément.
On peut apporter beaucoup d'autres modifications l'élément ci-dessus décrit 1 titre d'exemple.
La bande initiale peut être rectiligne ou cir culaire ou diversement courbée. Les découpures peuvent être rectili- gnes et perpendiculaires ou obliques par rapport à la ligne médiane de la bande; elles peuvent être aussi arquées ou encore en ligne brisée.
L'élément peut, comme un boudin, être utilisé direc- tement à l'air libre ou être "blindé" c'est à dire entouré d'une gaine métallique convenable avec interposition d'une matière réfractaire et électriquement isolante.
Lorsque l'élément résistant ne doit pas être en òntact avec le fluide ou l'objet à chauffer, on procède alors à la réalisation d'un élément blindé tel que celui vu en coupe sur la fige 8.
La gaine de blindage (fig. 8) est alors formée à partir de deux rubans 29, à chacun desquels on donne la forme d'une gouttière à fond plat 28 dont les bords 22 et 23 sont repliés de manière à s'étendre parallèlement au fond 28 de la gouttière.
On applique alors les deux gouttières 29 l'une
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contre l'autre, autour de l'élément résistant 21 à blinder et après remplissage des gouttières par une composition isolante et réfractaire 24, de la magnésie par exemple, les deux gout- tières sont soudées en 25 par leurs bords en contact 22 et 23.
Les gouttières constituant la gaine de blindage étant sembla- bles, les soudures se trouvent dans le plan médian de la gaine.
Suivant un autre mode de réalisation on peut utili- ser un seul ruban pour la réalisation da LA ;aine de blindage (FIG. 9). Le ruban 26 plus large que le ruban précédent 29:est alors plié longitudinalement sur lui-même en deux parties et fermé par soudure de ses bords rapprochés 27, entourant ainsi l'élément résistant 21 et la composition isolante 24- le ruban 26 étant plié en deux PARTIES égales, la soudure se trou( ve dans le plan médian de la gaine ainsi constituée*
Au lieu d'être appliquée face à face,
les deux bandes neuvent être emboîtées comme le montre la fige 10 où l'on voit en 45 et 46 les deux bandes entourant un élément plat
21 et soudées ou agrafées par leurs bords 47.
Des éléments pliés comme le montre la fige 6 peuvent aisément se placer entre les ondulations d'une plaque de tôle telle que celle montrée en 31 sur la fig. Il où l'on voit en
19 les éléments, en 32 l'isolant réfractaire et en 33 une plaque de garde fixée à la première en des points tels que 34.
On peut réaliser ainsi une plaque chauffante de cuisinière.
Les éléments peuvent encore être placés entre des nervures qui seraient'prévues sous la face active d'une plaque chauffante massive. Les fig. 12 et 13 montrent deux exemples d'application.
Sur la fige 12, la plaque 35 comporte des nervures inférieures 36 entre lesquelles sont placés des éléments tels que 37 à section en U. Une composition isolante 38 remplit les intervalles.
Qur la fig. 13, les nervures 39 de la plaque 40
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sont plus étendues en hauteur et plus rapprochées; dans ce cas, les éléments résistants 41 sont plans et sont engagés sur champ entre les nervures où ils sont maintenus par l'isolant 32.
L'invention n'est naturellement pas limitée aux quelques exemples qui viennent d'être décrits et il est bien entendu que sans sortir de son cadre général on pourrait y apporter toutes les modifications de détail nécessitées par les divers cas qui seront rencontrés dans les applications.
Dans toutes les cas précédents, on n'a envisagé que des éléments établis à partir d'une bande rectiligne; il est évident que tout ce qui a été indiqué est également applicaè ble à la réalisation d'éléments résistants dont la bande pri- mitive est circulaire ou diversement courbée. -Eventuellement, les gaines sont courbées de façon correspondante*
D'autre part, les éléments résistants rectilignes sont très souples et peuvent, au montage, recevoir diverses courbures même dans leur plan principal, et ceci à plus forte raison lorsque l'élément possède une sectione en V telle que celle de la figure 6.
REVENDICATIONS ------------
1 - Eléments de résistance électrique de chauffage caractérisé par un ruban plat formant des ondulations dont l'amplitude est grande vis à vis de leur pas.
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ANONYMOUS SOCIETY! APPLIANCES G. A. L.
Most of the known electrical resistors, in particular those intended for heating, are formed by wire with a circular section wound in a helix so as to form a coil with regular turns.
These resistors have various drawbacks and in particular the following:
1 - When the axis of the coil is vertical, as a result of the weight of the turns, a settling of the lower turns occurs, therefore the pitch of the winding helix is no longer regular, this pitch becomes doubtful smaller than
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the turns are more shod, which causes in this region a more intense heat release and consequently, in the coil, an irregular return of heat.
2 - To establish these resistances one must choose alloys. special stainless steel, mainly based on nickel and chrome, the drawing of which is very difficult and very costly due to the high mechanical qualities of these alloys. It is essential to use ama @ at dies, many "passes" are necessary and between these passes must be annealed the wire followed by very thorough pickling;
all these operations are long and laborious and immobilize an important material
3 - The final operation of winding the wire in
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, .4oigm, tuqtnrctu! ' sausage said to be driven very asS, Oeaaxteexi, because the met .. dre irregularity in the propeller most often makes the sausage unusable or, at least, creates "a hot spot" which considerably shortens the duration of use of the element.
4 - During the winding of the resistant wire in a helix, there occurs, due to the tension exerted on the wire to carry out the winding, an irregular elongation of this wire and as a result of the variations of sections which also contribute to produce warm paintings.
It is also known to produce electrical resistance elements by making saw cuts 11, 12 ...! 4 in a strip 2 made of metal or resistant alloy (FIG. 1); these resistors are used as shunt for ammeters; moreover, they could not amount to the production of heating resistors, because they have irregular sections and consequently create hot spots and an irregular distribution of temperature.
It has also been proposed to obtain grids, in cast iron,
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having a shape similar to that of a band with saw cuts, but these grids, obtained by molding, present a considerable weight and size and their use was mainly limited to rheostats such as those accompanying traction motors.
However, work carried out by Mr. Louis VOLANT, Engineer of the Parisian Electricity Distribution Company, showed that flat elements, provided they can be light, of small size and of regular section, would have for heating, qualities superior to those of the strands of wire without presenting any of their disadvantages. To this end, the invention relates, as a new industrial product usefully to an electric heating resistance characterized by a flat strip forming undulations whose amplitude is large with respect to their pitch; this element of simple manufacture presenting an intense heat radiation and a regular distribution of heat.
It also relates to the combination of an electrical resistance element in accordance with the preceding paragraph with a sealed metal sheath surrounding this element, a refractory and electrically insulating material being interposed between this sheath and this element.
The invention relates to the preceding elements in themselves, that is to say whatever the manufacturing process used; however, the invention also extends to a method allowing a particularly commade and safe manufacture of this element; this process is characterized by cq that it performs, by punching, cuts alternately on either side of a strip of metal or of resistant alloy, which ensures simple and rapid manufacture of the element.
The invention also extends to the characteristics
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described below and in their various combinations:
Electric heating resistance elements according to the invention are shown by way of example in the accompanying drawings in which:
Fig. 2 shows an element with rectilinear cutouts s.
Figs 3 to 5 are three partial views corresponding to other embodiments of a cresistent element in accordance with the invention *
Fig. 6 is a cross section of a resistant member folded in V.
Fig. 7 is a section through a resistant element rolled into a cylinder.
Figs. 8, 9 and 10 are cross sections of three armored resistant elements according to the invention.
Fig. 11 is a sectional view of elements combined with a corrugated heating plate.
The rod 12 is a section of a portion of a rib-shaped heating plate $ equipped with elements according to the invention.
The rod 13 is a section of another type of heating plate provided with elements according to the invention.
The element (fig. 2) is obtained from a strip whose ends can be seen at 11 and 12; this strip is made of an alloy of high electrical resistivity, such as nickel chromium, it is previously rolled to the desired thickness.
Straight cutouts such as 13 and 14 have been made in this strip by punching, alternately on either side of the strip and oriented perpendicular to the center line of the strip. This gives a resistant conductor of practically constant section and of great length developed with respect to the length of
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the primitive band.
Preferably, the ends 11 and 12 are left without cutouts so as to allow the electrical connections to be made conveniently, either by welding or by clamping with pliers or bolts.
Numerous modifications can be made to the element described above by way of example without departing from the scope of the invention.
For example, the rectilinear cutouts 9 and 10 can be oriented obliquely with respect to the center line of the strip (Fig. 3).
It is also possible (fig. 4) to give the cutouts 15 and 16 the shape of a broken line, that is to say composed of a segment perpendicular to the median line, extended by a parallel segment and terminated by a new perpendicular segment. cular to this line. This gives a strong ribbon folded in the shape of a Greek.
According to another embodiment (fig. 5) the cutouts are given less simple shapes. The cutouts such as 17 then have variable widths, but the remaining metal part 18 still has a constant section.
The preceding elements can be used in flat form; in this case, they have the advantage over an ordinary coil of having a better radiation surface. However, if the need requires, the element can be V-folded along the center line @ c as shown at 19 in the section shown in FIG. 6, the branches of the V can be unequal and more or less open. By bringing them parallel to themselves we obtain a U-section.
By rolling the element into a cylinder, one obtains a section in circumference almost closed like the rise in the pin 7. The rigorous equivalent of a
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black pudding.
The resistant element described above and its manufacturing process have many advantages and in particular the following:
1 - The equivalent of a round wire rod is thus easily obtained, in a single cutting operation with, as a preliminary operation, the rolling of the strip to the desired thickness, which is much simpler, more fast and less expensive than wire drawing.
2 - This manufacture makes it possible to take advantage of the scrap and waste in strips originating from the manufacture of other products of the stainless metal industry, which further reduces the cost of the element.
Many other modifications can be made to the above example described above.
The initial strip may be rectilinear or circular or variously curved. The cutouts may be straight and perpendicular or oblique with respect to the center line of the strip; they can also be arched or in a broken line.
The element can, like a coil, be used directly in the open air or be "shielded", that is to say surrounded by a suitable metallic sheath with the interposition of a refractory and electrically insulating material.
When the resistant element must not be in òntact with the fluid or the object to be heated, one then proceeds to the realization of a shielded element such as the one seen in section on fig 8.
The shielding sheath (fig. 8) is then formed from two ribbons 29, each of which is given the shape of a gutter with a flat bottom 28, the edges 22 and 23 of which are folded over so as to extend parallel to the gutter. bottom 28 of the gutter.
We then apply the two gutters 29 one
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against the other, around the resistant element 21 to be shielded and after filling the gutters with an insulating and refractory composition 24, magnesia for example, the two gutters are welded at 25 by their edges in contact 22 and 23 .
Since the gutters constituting the shielding sheath are similar, the welds are located in the median plane of the sheath.
In another embodiment, a single tape can be used for making the armor groin (FIG. 9). The tape 26 wider than the previous tape 29: is then folded longitudinally on itself in two parts and closed by welding of its close edges 27, thus surrounding the resistant element 21 and the insulating composition 24 - the tape 26 being folded in two equal PARTS, the weld is hole (ve in the median plane of the sheath thus formed *
Instead of being applied face to face,
the two bands can be fitted together as shown in fig 10 where we see at 45 and 46 the two bands surrounding a flat element
21 and welded or stapled at their edges 47.
Elements bent as shown in fig 6 can easily be placed between the corrugations of a sheet metal plate such as that shown at 31 in FIG. There where we see in
19 the elements, at 32 the refractory insulation and at 33 a guard plate attached to the first at points such as 34.
It is thus possible to make a hotplate for a stove.
The elements can still be placed between ribs which would be provided under the active face of a massive heating plate. Figs. 12 and 13 show two application examples.
On the pin 12, the plate 35 comprises lower ribs 36 between which are placed elements such as 37 with a U-section. An insulating composition 38 fills the gaps.
In fig. 13, the ribs 39 of the plate 40
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are more extensive in height and closer together; in this case, the resistant elements 41 are flat and are engaged on the field between the ribs where they are held by the insulator 32.
The invention is of course not limited to the few examples which have just been described and it is understood that without departing from its general framework, it would be possible to make all the detailed modifications required by the various cases which will be encountered in the applications. .
In all the previous cases, only elements established from a rectilinear strip were considered; it is obvious that all that has been indicated is also applicable to the production of resistant elements whose primary strip is circular or variously curved. - Optionally, the ducts are bent correspondingly *
On the other hand, the rectilinear resistance elements are very flexible and can, during assembly, receive various curvatures even in their main plane, and this all the more so when the element has a V-shaped section such as that of FIG. 6.
CLAIMS ------------
1 - Electric resistance heating elements characterized by a flat ribbon forming undulations whose amplitude is large with respect to their pitch.