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"Elément de chauffage électrique à charnière"
La présente invention se rapporte à un élément de chauffage électrique du type à résistance gainée et plus spécialement à une construction de ces' éléments qui est particulièrement propre à un montage à charnière.
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Pendant de nombreuses années, il était d'une pratique courante, particulièrement dans les appareils du type super- ficiel pour des cuisinières électriques et d'autres appareils similaires, d'utiliser une résistance hélicoïdale enfermée dans une gaine métallique tubulaire et isolée de celle-ci par une poudre isolante, telle que de l'oxyde de magnésium, qui remplit le tube et qui est comprimée dans la résistance et autour de cette dernière afin de la maintenir au centre du tube. Ces résistances gainées peuvent être pliées selon les formes variées qui peuvent être nécessaires dans un but de chauffage particulier et peuvent être également aplaties si on le désire pour augmenter leur surface de contact avec un ustensile ou un autre objet auquel la chaleur doit être com- muniquée par le radiateur.
Quand de tels radiateurs sont utilisés comme éléments superficiels pour des cuisinières électriques et d'autres appareils similaires, il est habituel de les plier en serpentins, en spirales, ou en d'autres formes appropriées pour assurer la surface de chauffe nécessaire avec une concentration et une distribution appropriées de la chaleur dans cette surface, et en outre ces éléments sont ordinairement logés dans une pièce ayant la forme d'un récipient qui sert non seulement de réflecteur pour diriger la chaleur rayonnée par l'élément sur le récipient ou l'ustensile qui est placé au-dessus, mais aussi à recueillir toutes les gouttes ou le trop-plein du récipient ou de l'ustensile.
Dans ces cas, il est fréquemment nécessaire de nettoyer l'élément sur son côté inférieur et aussi de nettoyer
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le réflecteur qui est dessous, et en conséquence, il est usuel, quand Ces éléments de chauffage sont utilisés comme éléments superficiels de cuisinière ou dans des appareils similaires, de disposer l'élément de chauffage de manière à ce qu'il puisse être enlevé ou suffisamment surélevé au-dessus du réflecteur pour permettre l'accès à ce dernier et au côté inférieur de l'élément pour le nettoyage.
La disposition la plus favorable pour permettre la séparation de l'élément de la pièce en forme de récipient pour nettoyer le côté inférieur de l'élément et le réflecteur est de monter l'unité à charnière sur un côté du réflecteur de façon à ce qu'il puisse être renversé pour le nettoyage, mais un tel dispositif à charnière était jusqu'ici difficile à réaliser et coûteux à cause de la nature particulière de ces éléments et des connexions électriques qui doivent pouvoir se déplacer quand l'élément est renversé et, en même temps, qui doivent rester intactes en tout instant.
Dans les types courants d'éléments superficiels de chauffage, il était usuel d'enfermer chaque résistance dans une gaine, les bornes de la résistance sortant des extrémités opposées de la gaine, et avec de telles résistances gainées, quand l'élément est plié dans la forme usuelle en serpentin ou en spirale, il est nécessaire de prolonger les deux extrémités jusqu'à la charnière de façon que les connexions électriques puissent se faire avec les bornes des résistances à une place où ces connexions sont le moins exposées dans les opérations de renversement pour le nettoyage.
Au moins une extrémité de la résistance se termine ordinairement au centre de la surface
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de chauffe d'où non seulement il est difficile de la, prolonger d'une manière satisfaisante jusqu'à la charnière, mais ce qui produit aussi une courbure dangereuse et indésirable de l'élé- ment gainé pour loger les. deux bornes à l'endroit de la charnière.
De plus, il est préférable dans ces éléments chauf- fants superficiels de cuisinières électriques de prévoir un certain nombre d'intensités différentes de chauffage, et dans ce but il est courant d'employer plusieurs résistances séparées, chacune indépendemment gainée, et connectées à un commutateur approprié comme celui décrit dans le brevet No 2.317.967, pour être mise sous courant séparément et conjointement pour assurer un certain nombre de degrés différents de chauffage, dans quels cas il est encore plus dangereux et difficile de loger les bornes de plusieurs résista,nces gainées à l'endroit de la charnière.
De plus, même avec un radiateur gainé unique ayant une borne à chaque extrémité comme cela se fait ordinairement, il est très difficile d'assurer une connexion à charnière satisfaisante de ce radiateur pour le soulever au-dessus du réflecteur, et ces difficultés sont fortement augmentées quand plusieurs résistances gainées sont employées à cause des bornes supplémentaires qui doivent être prolongées à l'endroit de la charnière et pourvues chacune à cette place d'une connexion électrique, ces connexions devant permettre un renversement répété de l'élément nécessaire pour le nettoyage et ne devant pas être affectées par celui-ci.
Des formes variées de connexions à charnière ont été
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employées dans ce but, ordinairement avec un emboftement ou une enveloppe de forme incurvée dans lequel toutes les bornes des résistances gainées sont fixées, et souvent avec une forme dangereuse de charnière qui ne se prête pas à une manipulation aisée de l'élément de chauffage pour le renversement dans la position de nettoyage ou pour le retour dans la position nor- male d'emploi.
Les principaux objets de cette invention sont de prévoir une forme perfectionnée de résistance gainée qui puisse pivoter à charnière d'une manière simple et satisfaisante, de façon qu'elle puisse être facilement balancée hors dé sa position normale et dans celle-ci ; permettre d'utiliser, si on le désire, plusieurs résistances dans le radiateur avec la même simplicité et la même commodité de pivotement à char- nière qu'avec un radiateur comprenant une résistance unique; de permettre une meilleure distribution et une utilisation plus efficace de la chaleur dégagée par les radiateurs élec- triques ; de réaliser des économies qui réduiront le coût des radiateurs électriques ;
disposer les bornes de façon que les connexions électriques avec un radiateur à charnière soient faites convenablement et de telle manière qu'elles ne soient pas détériorées par le balancement répété du radiateur hors de sa position normale et dans celle-ci ; deprévoir un assemblage composé approprié du radiateur, du réflecteur et de l'anneau de montage; et en général de simplifier et de faciliter la fabrication, de diminuer le coût, d'augmenter l'efficacité et l'utilité des radiateurs à résistances gainées et des com- binaisons de ces radiateurs, et de permettre un pivotement à
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charnière du radiateur d'une manière plus satisfaisante et plus commode que jusqu'ici.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention.
Figure 1 est une vue en plan d'un élément de chauffage selon la présente invention, destiné à âtre monté dans une couronne de cuisinière électrique, des parties de l'élément de chauffage et de l'anneau de montage étant supprimées pour montrer les détails de construction;
Figure 2 est une vue latérale du montage à charnière de l'élément de la figure 1 et montre une partie fragmentaire d'une couronne de cuisinière dans laquelle l'ensemble de l'élément est monté;
Figure 3 est une vue de bout du montage à charnière de l'élément de la figure 1;
Figure 4 est une coupe de l'extrémité intérieure du radiateur gainé, par la ligne 4-4- de la figure 1;
Figure 5 est une coupe de l'ensemble de l'élément selon la ligne 5-5 de la figure 1 et montrant des parties adjacentes de la couronne de la cuisinière dans laquelle l'ensemble de l'élément est monté;
Figure 6 est une vue similaire à la figure 5, mais montrant l'élément de chauffage dans la position renversée.
Sur ce dessin qui représente une forme d'exécution de l'invention propre à être employée comme élément superficiel dans une cuisinière électrique ou autre, le numéro de référence 11 désigne une couronne de cuisinière dans laquelle l'élément est monté et qui comporte l'ouverture ordinaire 12 dans laquelle
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l'ensemble de l'élément de chauffage est logé.
Un anneau 13, similaire aux anneaux ordinairement prévus pour le montage des éléments de chauffage électriques dans les couronnes de cuisinières, s'adapte dans l'ouverture 12 et supporte l'élément, le dit anneau constituant une partie de l'ensemble de l'élément et ayant un rebord annulaire 14 tourné vers l'extérieur autour de la couronne qui repose sur la marge de l'ouverture de la couronne de la cuisinière, la dite marge étant de préférence abaissée comme indiqué en 15 pour former un siège annulaire pour le rebord 14, de sorte que la couronne de l'anneau 13 est à fleur, ou pratiquement à fleur, de la couronne de la cuisinière 11.
Cet anneau 13 comprend une partie dépendante 16 annulaire à sa partie inférieure comportant un rebord 17 s'étendant vers l'intérieur, replié de préférence comme repré- senté sur les dessins, sur lequel un récipient 18 est supporté d'une manière amovible, le dit récipient 18, qui peut avoir une ouverture de vidange centrale 19, étant pourvu d'un rebord marginal 20 tourné vers l'extérieur qui s'étend sur le rebord de support 17.
Un espace pour la circulation d'air est prévu autour du récipient 18, et dans ce but le diamètre du récipient est sensiblement inférieur au diamètre intérieur de la partie 16, et de la marge 20 du récipient, et en plus le rebord replié 17 est bosselé à certains intervalles sur le pourtour pour former des élévations espacées 21 sur lesquelles le rebord marginal 20 du récipient repose, de sorte qu'entre les élévations 21 le rebord 20 du récipient est suffisamment espacé du rebord 17
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pour assurer un espace de ventilation efficace entre eux.
Le rebord 17 et les bosses 21 sont de préférence inclinés vers le bas à partir de la partie 16 comme représenté, et la marge 20 du récipient est également inclinée, cette inclinaison correspondante servant non seulement à faciliter le centrage du récipient 18 dans la partie 16, mais aussi à assurer la direction vers le haut du courant d'air entre la marge du récipient et le rebord de la partie 16. L'ouverture de drainage centrale 19, qui contribue aussi à la ventilation, est de préférence suffisamment grande pour qu'on puisse y engager le doigt pour faciliter l'enlèvement du récipient qui repose simplement sur les bosses ou élévations 21 et qui peut être facilement soulevé de celles-ci.
L'élément de chauffage 22 est du type ordinaire à gaine métallique tubulaire dans laquelle un fil résistant hélicoïdal est noyé dans un isolant comprimé, dans une certaine longueur d'un tube sans soudure ou d'un tube soudé par rappro- chement, mais qui diffère des éléments de chauffage ordinaires à gaine métallique tubulaire en ce que toutes les bornes des résistances qu'il contient sont à une extrémité du tube métal- lique et que l'autre extrémité de celui-ci est fermée, par exemple en comprimant et en soudant conjointement cette extré- mité du tube métallique ou en soudant un capuchon de fermeture sur cette extrémité, comme expliqué dans la demande déposée en même temps que celle-ci (cas No 1571).
Dans la demande citée ci-dessus (cas No 1571), des éléments de chauffage à gaine métallique tubulaire sont décrits, ayant plusieurs résistances hélicoïdales noyées dans un isolant
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comprimé dans une gaine métallique tubulaire unique qui est fermée à une extrémité et qui a toutes les bornes à l'autre extrémité, et tous les éléments de chauffage à résistances multiples avec toutes les bornes à une extrémité peuvent être employés selon la présente invention, bien qu'à titre d'exemple on représente simplement une résistance hélicoïdale unique avec un fil de retour s'étendant depuis l'extrémité fermée de la gaine tubulaire à l'autre extrémité de la gaine tubulaire d'où sortent deux bornes pour la connexion avec la source de courant par laquelle la résistance est alimentée.
Dans l'élément de chauffage 22 représenté, qui est plié en forme de spirale pour assurer une surface de chauffe appropriée pour cuire ou pour d'autres usages, comme cela est nécessaire dans les éléments du type superficiel des cuisinières électriques, la résistance hélicoïdale 23 s'étend d'une extrémité à l'autre de la gaine métallique tubulaire 24 qui est fermée à son extrémité intérieure comme indiqué en 25, la dite résistance 23 étant pourvue à l'extrémité extérieure de la dite gaine d'une borne 23a de faible résistance qui est connectée électriquement à la résistance 23 dans la gaine près de l'extrémité extérieure de celle-ci et qui se prolonge hors de la gaine pour la connexion à une source appropriée de courant électrique.
Un fil de retour 27 revient depuis l'extrémité intérieure de la résistance hélicoïdale 23 à travers la gaine tubulaire 24 jusqu'à l'extrémité extérieure de celle-ci, où il est pourvu également d'une borne 27a de faible résistance qui est pareillement connectée électriquement dans la gaine
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près de son extrémité extérieure au fil de retour 27 et qui se prolonge au delà de l'extrémité extérieure de la gaine tubu- laire 24.
Ce fil de retour 27 peut être un conducteur séparé joint à la résistance hélicoïdale 23 à l'extrémité intérieure fermée de la gaine tubulaire 24, mais on préfère employer comme fil de retour une partie supplémentaire intégrante du fil de résistance 23 jusqu'à l'extrémité extérieure de la gaine, étant bien entendu que la résistance 23 et le fil de retour 27 sont noyés dans l'isolant comprimé 28 et espacés l'un de l'autre et de la gaine 24 de sorte qu'ils sont électriquement isolés l'un de l'autre et de la gaine 24 sur toute leur longueur.
En pratique, on a trouvé qu'un fil de retour parti- culièrement satisfaisant peut être obtenu en formant une hélice avec le fil de résistance d'une plus grande longueur qu'il est nécessaire pour la résistance 23 et ensuite en étirant un certain nombre de spires supplémentaires de l'hélice à une extrémité, presque rectilignement et en repliant en arrière cette longueur presque rectiligne comme représenté sur la figure 4 mais en la tenant espacée de l'hélice 23 pour cons- tituer le fil de retour, en laissant à ce dernier une torsion suffisante pour lui donner une extensibilité sur toute sa longueur qui assure une longueur supplémentaire pour l'extension et la contraction et pour toutes tensions longitudinales qui peuvent se produire sur le fil de retour dans la fabrication ou l'emploi de l'élément.
L'hélice 23 est ordinairement de forme cylindrique quand elle est assemblée dans le tube 24 et les extrémités
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connectées de l'hélice et du fil de retour 27 sont maintenus dans la position appropriée à une extrémité du tube 24 tandis que l'isolant 28 est amené et comprimé dans le tube de la manière décrite dans la demande citée plus haut (cas No-1571), l'isolant étant suffisamment comprimé pour que l'ensemble puisse être ensuite plié en forme de spirale comme représenté sur le dessin et également aplati sans modifier la position relative de la résistance 23 et du fil de retour 27 dans le tube.
Ordinairement, dans les éléments tels que ceux décrits ici, l'aplatissement se fait après le pliage en forme de spirale, et par cette opération l'hélice 23 est déformée transversalement et prend une forme qui est pratiquement semblable à la forme aplatie de la gaine ou du tube 24 comme représenté.
Pour tenir rigidement l'élément gainé en forme de spirale, un croisillon 29 est utilisé, ce croisillon étant formé d'un fil rigide lourd qui est plié à la forme requise et comprend trois bras radiaux 30 dont les longueurs supé- rieures 33,36 et 37 sont soudées à l'élément en spirale comme indiqué en 31.
Le croisillon 29 est formé de préférence d'une seule longueur de fil avec une extrémité tournée vers le bas 32 au centre du croisillon, le fil s'étendant à partir du sommet de la dite extrémité 32 radialement vers l'extérieur en 33, étant plié ensuite vers le bas et revenant au centre en 34, puis se dirigeant radialement vers l'extérieur en 35, étant ensuite plié vers le haut et revenant au centre en 36, puis se diri- geant radialement vers l'extérieur en 37, et ensuite étant
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plié vers le bas et revenant au centre en 38 où il se termine en une extrémité 39 repliée vers le haut,
la dite extrémité tournée vers le bas 32 et la dite extrémité tournée vers le haut 39 étant fixées rigidement l'une à l'autre par soudure ou de toute autre manière appropriée pour former un moyeu composé à partir duquel rayonnent trois bras, et les inter- sections des fils supérieurs 33, 36 et 37 et des fils inférieurs 34, 35 et 38 étant fixés ensemble et aux extrémités supérieure et inférieure du moyeu composé 32 et 39 par soudure pour assurer une rigidité suffisante.
Un disque 26 est ordinairement prévu au centre de l'élément, qui peut servir de pose-plat et qui est fixé aux bras du croisillon de toute manière appropriée.
Ce croisillon 29 est particulièrement avantageux non seulement parce qu'il est d'une fabrication simple, mais aussi parce qu'il assure un renforcement et un support spécia- lement solide pour l'élément en spirale, et de plus parce qu'il fournit un support ventilé dont toutes les parties sont arrondies et sans bords tranchants qui peuvent égratigner ou abîmer les mains lors du nettoyage de l'élément.
Les extrémités extérieures des bras 30 du croisillon reposent librement sur le rebord 20 du récipient 18, de pré- férence aux endroits où le rebord 20 repose sur les bosses 21, et ainsi l'élément de chauffage 22 et son croisillon sont supportés par l'anneau de montage 13 et de préférence avec une élévation suffisante pour que la partie supérieure plate de l'élément de chauffage soit seulement légèrement au-dessus de la partie supérieure du rebord annulaire 14 qui, comme indiqué
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précédemment, est pratiquement au même niveau que la couronne 11 de la cuisinière.
Le récipient 18, comme indiqué précédemment, sert de récipient récolteur et de réflecteur pour diriger la chaleur vers le haut sur l'ustensile placé sur l'élément .22, et comme le récipient 18 aussi bien que le c8té inférieur de l'élément ,nécessitent occasionnellement un nettoyage, il est nécessaire de disposer l'élément de chauffage de façon à ce qu'il puisse être élevé pour permettre l'accès à son. côté inférieur et au récipient 18, et ce soulèvement doit être accompli en maintenant intactes les connexions électriques avec l'élément à travers lesquelles le courant est amené à l'élément.
Dans ce but, la partie terminale extérieure 42 de l'élément 22 est disposée de manière à s'étendre tangentielle- ment à partir de la spire extérieure de l'élément, comme représenté sur la figure 1, et elle est inclinée vers le bas à partir du plan de l'élément, comme représenté sur la figure 2, cette inclinaison vers le bas étant suffisante pour que cette partie terminale 42, à l'endroit où elle se prolonge vers l'extérieur à partir de l'anneau 13, soit bien au-dessous du rebord 14 pour laisser un assez grand espace entre ces parties pour loger la marge de la couronne 11, comme on peut le com- prendre en examinant la figure 2, et cette portion terminale tangentielle inclinée vers le bas s'engage dans un logement 43 sur l'anneau 13, incliné de la même manière,
dans lequel la dite partie 42 est libre de tourner et assure ainsi une eonnexion à charnière de l'élément avec l'anneau 13 qui permet à l'élément de rester normalement sur le bord 20 du récipient comme repré-
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senté sur la figure 5 et d'être balancé vers le haut dans la position représentée sur la figure 6. Dans cette dernière position, le côté inférieur de l'élément est librement acces- sible pour le nettoyage, ainsi que le récipient 18, et il est compréhensible aussi que dans cette position de l'élément, le récipient 18 peut être retiré librement de sorte qu'il peut être nettoyé plus facilement et qu'il donne aussi accès à l'espace sous la couronne de la cuisinière.
Le logement 43 est de préférence constitué par une feuille métallique pliée sous forme d'une boîte allongée sans fond comme représenté sur la figure 3 et d'une dimension intérieure telle que la partie terminale 42 de l'élément, qui est ronde, est étroitement enserrée mais libre de tourner dans cette boîte. De préférence l'engagement avec le logement 43 est limité à une longueur déterminée à l'extrémité extérieure de la partie tangentielle 42 et à cette fin, dans l'opération de compression lors de la fabrication de l'élément, une certaine portion de l'extrémité, par exemple jusqu'au point 44 sur la figure 1, est pourvue d'un diamètre plus grand que le reste de l'élément et comporte un amincissement graduel 45 jusqu'à la dimension à laquelle le reste de l'élément est comprimé.
Par exemple, avec un élément qui est comprimé à un diamètre de 9.5 mm, la portion à l'extrémité terminale jusqu'au point 44 peut avoir un diamètre de 13 mm et comporter un amincissement graduel 45 jusqu'au point 46 au delà duquel l'élément gainé est réduit au diamètre de 9.5 mm, étant entendu que c'est la portion de 9. 5 mm de diamètre qui est enroulée en forme de serpentin pour donner la surface supportant l'ustensile et que
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cette portion enroulée en serpentin est aplatie ensuite, mais que cet aplatissement s'étend seulement jusqu'au point où la partie tangentielle 42 est déviée vers le bas, comme on le voit clairement sur la figure 1, la partie tangentielle 42 restant ronde.
Pour maintenir cette portion terminale 42 dans le logement à fond ouvert 43, un fil d'attache 47 en forme de cavalier large comporte des branches 48 qui sont insérées à travers les parois latérales du logement au bas de celui-ci de façon que ces branches s'engagent avec la partie terminale 42 à sa partie inférieure et maintiennent la dite partie terminale 42 contre la paroi supérieure du logement, la dite partie terminale 42 oomportant une rainure circonférentielle 49 dans laquelle une des branches 48 du fil d'attache s'engage pour empêcher un mouvement axial de la partie terminale dans le logement. Le fil d'attache est maintenu en place par les extrémités extérieures repliées des branches 48 comme indiqué en 50.
Pour maintenir l'élément de chauffage dans la position renversée de la figure 6, un ressort à lame 51 est fixé à ses extrémités opposées à la paroi extérieure du logement 43, et il appuie en son milieu, avec une tension appréciable, contre une bille 52 qui pénètre dans une ouverture 53 prévue dans la paroi latérale du logement pour s'engager avec la partie terminale élargie de l'élément 22.
Cette partie élargie de l'élément comporte deux dépressions 54 et 55 espacées sur la circonférence d'environ 90 l'une de l'autre, qui peuvent s'engager avec la bille 52 pressée par le ressort et qui sont
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disposées d'une manière appropriée de façon que lorsque l'élément est dans la position renversée de la figure 6, la bille soit pressée dans la dépression 54 afin de maintenir l'élément dans la position renversée, tandis que lorsque l'élément est dans sa position narmale de la figure 1, la bille 52 est pressée par le ressort dans la dépression 55 pour maintenir l'élément exactement dans cette position.
Le logement de pivotement 43 peut être attaché à l'anneau 13 de toute manière convenable qui assure une bonne rigidité, le logement dans le cas présent ayant à sa paroi extérieure un prolongement 56 d'une forme correspondant au contour de la pièce 16 de l'anneau et fixée sur elle par soudure ou de toute autre manière appropriée, la dite paroi extérieure et le prolongement étant également pourvus de préférence d'un rebord continu 57 tourné vers l'extérieur à leur partie inférieure pour les renforcer.
Du côté opposé du logement, la paroi du logement se termine contre la partie 16 et un support 58 est fixé à une extrémité à la dite paroi du logement et à l'autre extré- mité à la pièce 16 comme représenté, pour maintenir le logement rigidement par rapport à l'anneau 13.
La paroi du logement 13 du côté où le ressort 51 est fixé comprend de préférence des oreilles 59 et 60 prévues pour recevoir et maintenir les extrémités du ressort 51, l'oreille 59 comportant de préférence une fente fermée dans laquelle l'extrémité du ressort 51 peut être insérée perpen- diculairement, tandis que l'autre oreille 60 comporte une fente 62 ouverte à sa partie supérieure de façon que l'extrémité
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correspondante du ressort puisse être insérée latéralement dans la fente 62.
L'ouverture 53 pour la bille prévue dans la paroi du logement est d'une forme et d'une dimension appropriées pour que la bille ne passe pas à travers par la pression du ressort 51, et par suite la bille est retenue dans la dite ouverture quand l'extrémité de l'élément de chauffage est retirée du logement 43.
Il est évident que la partie 16 de l'anneau 13 com- porte une ouverture à l'extrémité intérieure du logement 43 pour loger librement l'extrémité tangentielle 42 de l'élément, la dite ouverture étant indiquée en 64 sur la figure 1, et de même il est évident que lorsque ils sont montés sur une cuisi- nière électrique, les conducteurs sont connectés aux bornes découvertes 23a et 27a de l'élément à l'extrémité extérieure de la partie tangentielle 42 qui se prolonge légèrement au delà de l'extrémité extérieure du logement 43, comme représenté sur les figures 1 et 2.
Des éléments de chauffage semblables à ceux représentés ici mais ayant deux ou plus de deux résistances hélicoïdales et toutes les bornes disposées à une extrémité de la gaine enveloppante, peuvent être employés si on le désire à la place de l'élément de chauffage représenté avec sa résistance unique 23 et son fil de retour unique 27.
Par exemple on peut utiliser deux résistances ayant des capacités en watts différentes, connectées toutes les deux à un fil de retour unique ou ayant chacune son propre fil de retour, et chaque résistance et chaque fil de retour comportant une borne, toutes les bornes étant localisées à la même extrémité de la gaine et pouvant être utilisées avec des commutateurs tels que ceux décrits
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dans le brevet déjà mentionné No 2.317.967, pour assurer un certain nombre d'étages différents de chauffe, ou selon un autre exemple, on peut utiliser trois résistances, chacune d'une capacité en watts différente, sans fil de retour, et toutes connectées ensemble à l'extrémité fermée de la gaine enveloppante et pourvues de bornes découvertes à l'autre extré- mité de la gaine,
étant entendu que l'élément de chauffage 22 décrit ici qui peut être utilisé avec un commutateur ordinaire en vue d'un chauffage unique ou avec un commutateur tel que celui décrit dans le brevet No 2.294.573 en vue d'une inten- sité de chauffe infiniment variée, illustre simplement la commodité et l'économie dues à des éléments de chauffage à gaine métallique tubulaire avec toutes les bornes disposées à une extrémité de la gaine et au montage simple auquel ces éléments se prêtent.
Des conducteurs flexibles sont connectés aux bornes de l'élément pour alimenter ce dernier en courant, par exemple aux bornes 23a et 27a de la forme d'exécution représentée, et comme les bornes sont enfermées à l'endroit de l'axe de pivo- tement de l'élément, il ne se produit pas de pliage appréciable des conducteurs qui tiendrait à rompre l'isolant et les fils par le renversement répété de l'élément, mais simplement une légère torsion de l'isolant et des fils qui n'a pas d'effet de rupture appréciable sur les conducteurs tel qu'il s'en produit habituellement avec d'autres dispositifs à charnière des éléments de chauffage.
De ce qu'il précède, il ressort clairement que l'on prévoit un élément de chauffage et un montage de celui-ci qui
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soient simples, solides et qui comportent des avantages importants par rapport aux éléments de chauffage et aux mon- tages utilisés jusqu'ici. L'élément de chauffage forme un tout compact d'un aspect solide par le fait de la construction à enroulement unique, sans qu'une ou plusieurs extrémités soient ramenées sous l'emplacement de la charnière comme cela était nécessaire précédemment dans les éléments de chauffage superficiels, et par le fait du croisillon qui assure une stabilité évidente à l'élément, et il n'y a pas de liaisons brusques ou inutiles qui sont ordinairement difficiles à réaliser et qui constituent habituellement des places où l'élément est le plus sujet à se rompre.
De plus, la charnière de l'élément est simple et solide et plus facile à réaliser que dans les éléments de ohauffage superficiels précédents, et permet aussi aux conduc- teurs d'être connectés à l'élément à une place et d'une manière telles que les conducteurs ne sont que très faiblement pliés, de sorte qu'ils n'ont pas tendance à se rompre et à s'arracher comme c'était le cas avec les dispositifs à char- nière précédents.
En outre avec cet élément de chauffage on réalise une économie appréciable dans la fabrication due non seulement à l'emploi d'une gaine unique pour toutes les résistances, au lieu de gaines séparées quand plusieurs résistances sont utilisées, mais aussi au fait qu'on utilise moins de tube d'isolant et de conducteurs qu'il n'en était nécessaire jusqu'ici pour prolonger les deux extrémités des résistances gainées jusqu'à l'emplacement de la charnière pour la connexion aux conducteurs d'alimentation du courant.
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"Hinged electric heating element"
The present invention relates to an electric heating element of the sheathed resistance type and more especially to a construction thereof which is particularly suitable for hinge mounting.
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For many years it was common practice, particularly in surface-type appliances for electric cookers and the like, to use a helical resistor enclosed in and insulated from a tubular metal sheath. Ci by an insulating powder, such as magnesium oxide, which fills the tube and which is compressed in the resistance and around the latter in order to keep it in the center of the tube. These sheathed resistors can be bent into the various shapes that may be needed for a particular heating purpose and can also be flattened if desired to increase their area of contact with a utensil or other object to which heat is to be imparted. by the radiator.
When such radiators are used as surface elements for electric cookers and the like, it is usual to bend them into coils, spirals, or other suitable shapes to provide the necessary heating surface with concentration and a suitable distribution of heat in this surface, and furthermore these elements are ordinarily housed in a room having the form of a container which not only serves as a reflector to direct the heat radiated from the element onto the container or utensil which is placed on top, but also to collect any drops or overflow from the container or utensil.
In these cases, it is frequently necessary to clean the element on its underside and also to clean
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reflector which is below, and therefore it is customary, when these heating elements are used as surface elements of cookers or in similar appliances, to arrange the heating element so that it can be removed or sufficiently raised above the reflector to allow access to the latter and to the underside of the element for cleaning.
The most favorable arrangement for allowing the separation of the element from the container-shaped piece to clean the underside of the element and the reflector is to mount the hinged unit on one side of the reflector so that 'it can be turned upside down for cleaning, but such a hinged device has heretofore been difficult and expensive to make because of the special nature of these elements and the electrical connections which must be able to move when the element is turned upside down and, at the same time, which must remain intact at all times.
In common types of surface heating elements, it was customary to enclose each resistor in a sheath with the terminals of the resistor emerging from opposite ends of the sheath, and with such sheathed resistors, when the element is folded in. the usual serpentine or spiral shape, it is necessary to extend the two ends up to the hinge so that the electrical connections can be made with the terminals of the resistors in a place where these connections are least exposed in the operations of overturning for cleaning.
At least one end of the resistor usually ends in the center of the surface
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heater where not only is it difficult to extend satisfactorily to the hinge, but also produces a dangerous and undesirable curvature of the sheathed member for housing them. two terminals at the location of the hinge.
In addition, it is preferable in these surface heating elements of electric cookers to provide a number of different heating intensities, and for this purpose it is common to employ several separate resistors, each independently sheathed, and connected to a suitable switch such as that described in patent No. 2,317,967, to be switched on separately and together to ensure a number of different degrees of heating, in which cases it is even more dangerous and difficult to accommodate the terminals of several resistors, nces sheathed at the location of the hinge.
Moreover, even with a single sheathed radiator having a terminal at each end as is ordinarily done, it is very difficult to ensure a satisfactory hinge connection of this radiator for lifting it above the reflector, and these difficulties are greatly. increased when several sheathed resistors are used because of the additional terminals which must be extended at the location of the hinge and each provided in this place with an electrical connection, these connections having to allow a repeated reversal of the element necessary for cleaning and not to be affected by it.
Various forms of hinged connections have been
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employed for this purpose, ordinarily with a curved shaped socket or casing in which all the terminals of the sheathed resistors are secured, and often with a dangerous form of hinge which does not lend itself to easy manipulation of the heating element to overturning in the cleaning position or to return to the normal position of use.
The main objects of this invention are to provide an improved form of sheathed resistor which can hinge pivot in a simple and satisfactory manner, so that it can be easily swung out of and into its normal position; allow the use, if desired, of several resistors in the radiator with the same simplicity and the same convenience of hinged pivoting as with a radiator comprising a single resistor; to allow better distribution and more efficient use of the heat given off by electric radiators; to achieve savings that will reduce the cost of electric heaters;
arrange the terminals so that the electrical connections with a hinged radiator are made properly and in such a way that they are not damaged by the repeated rocking of the radiator out of and into its normal position; provide a suitable assembly consisting of the radiator, reflector and mounting ring; and in general to simplify and facilitate manufacture, to decrease the cost, to increase the efficiency and the utility of the radiators with sheathed resistances and of the combinations of these radiators, and to allow pivoting at
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hinge of the radiator in a more satisfactory and convenient way than heretofore.
The accompanying drawing represents, by way of example, one embodiment of the invention.
Figure 1 is a plan view of a heating element according to the present invention, for hearth mounted in an electric cooker crown, parts of the heating element and the mounting ring being deleted to show details of construction;
Figure 2 is a side view of the hinge mounting of the element of Figure 1 and shows a fragmentary portion of a cooker crown in which the element assembly is mounted;
Figure 3 is an end view of the hinge mounting of the element of Figure 1;
Figure 4 is a section through the inner end of the sheathed radiator, taken by line 4-4- of Figure 1;
Figure 5 is a sectional view of the element assembly taken on line 5-5 of Figure 1 and showing adjacent portions of the cooker crown in which the element assembly is mounted;
Figure 6 is a view similar to Figure 5, but showing the heating element in the inverted position.
In this drawing which shows an embodiment of the invention suitable for use as a surface element in an electric or other cooker, the reference numeral 11 designates a cooker crown in which the element is mounted and which comprises the ordinary opening 12 in which
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the entire heating element is housed.
A ring 13, similar to the rings ordinarily provided for mounting electric heating elements in cooker rings, fits into opening 12 and supports the element, said ring constituting part of the assembly. element and having an annular flange 14 facing outwardly around the crown which rests on the margin of the opening of the cooker crown, said margin preferably being lowered as indicated at 15 to form an annular seat for the cooker. flange 14, so that the crown of ring 13 is flush with, or nearly flush with, the crown of cooker 11.
This ring 13 comprises a dependent part 16 which is annular at its lower part having an inwardly extending rim 17, preferably folded back as shown in the drawings, on which a container 18 is removably supported, the said container 18, which may have a central drain opening 19, being provided with an outwardly facing marginal rim 20 which extends over the support rim 17.
A space for air circulation is provided around the container 18, and for this purpose the diameter of the container is substantially smaller than the inner diameter of the part 16, and the margin 20 of the container, and in addition the folded rim 17 is embossed at certain intervals around the perimeter to form spaced elevations 21 on which the marginal rim 20 of the container rests, so that between the elevations 21 the rim 20 of the container is sufficiently spaced from the rim 17
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to ensure an effective ventilation space between them.
The rim 17 and the bosses 21 are preferably inclined downward from part 16 as shown, and the margin 20 of the container is also inclined, this corresponding inclination serving not only to facilitate the centering of the container 18 in the part 16. , but also to ensure the upward direction of the air flow between the margin of the container and the rim of the part 16. The central drainage opening 19, which also contributes to ventilation, is preferably large enough that the finger can be engaged therein to facilitate removal of the container which simply rests on the bumps or elevations 21 and which can be easily lifted therefrom.
The heating element 22 is of the ordinary tubular metal sheath type in which a helical resistive wire is embedded in a compressed insulation, in a certain length of a seamless tube or of a closely welded tube, but which differs from ordinary tubular metal sheathed heating elements in that all the terminals of the resistors it contains are at one end of the metal tube and the other end of it is closed, for example by compressing and pressing. jointly welding this end of the metal tube or welding a closing cap to this end, as explained in the application filed together with it (Case No. 1571).
In the application cited above (Case No. 1571), tubular metal sheath heating elements are described, having several helical resistors embedded in an insulator.
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compressed into a single tubular metal sheath which is closed at one end and which has all terminals at the other end, and all multiple resistance heating elements with all terminals at one end may be employed according to the present invention, although that as an example we simply show a single helical resistor with a return wire extending from the closed end of the tubular sheath to the other end of the tubular sheath from which two terminals exit for connection with the current source through which the resistor is supplied.
In the heating element 22 shown, which is bent in a spiral shape to provide a suitable heating surface for cooking or for other uses, as required in surface type elements of electric cookers, the helical resistance 23 extends from one end to the other of the tubular metal sheath 24 which is closed at its inner end as indicated at 25, said resistor 23 being provided at the outer end of said sheath with a terminal 23a of low resistor which is electrically connected to resistor 23 in the sheath near the outer end thereof and which extends out of the sheath for connection to a suitable source of electric current.
A return wire 27 returns from the inner end of the helical resistor 23 through the tubular sheath 24 to the outer end thereof, where it is also provided with a low resistance terminal 27a which is likewise. electrically connected in the duct
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near its outer end to the return wire 27 and which extends beyond the outer end of the tubular sheath 24.
This return wire 27 may be a separate conductor joined to the helical resistor 23 at the closed inner end of the tubular sheath 24, but it is preferred to employ as the return wire an additional integral part of the resistance wire 23 up to the outer end of the sheath, it being understood that the resistor 23 and the return wire 27 are embedded in the compressed insulation 28 and spaced from each other and from the sheath 24 so that they are electrically insulated. 'one from the other and the sheath 24 over their entire length.
In practice, it has been found that a particularly satisfactory return wire can be obtained by forming a helix with the resistance wire of a greater length than is necessary for the resistance 23 and then stretching a number. more turns of the helix at one end, almost straight, and folding back this almost straight length as shown in figure 4 but keeping it spaced from helix 23 to make up the return wire, leaving the latter a sufficient twist to give it an extensibility over its entire length which provides additional length for extension and contraction and for any longitudinal stresses which may occur on the return yarn in the manufacture or use of the element.
The propeller 23 is usually cylindrical in shape when assembled in the tube 24 and the ends
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connected of the helix and the return wire 27 are held in the appropriate position at one end of the tube 24 while the insulation 28 is fed and compressed in the tube as described in the application cited above (case No- 1571), the insulation being sufficiently compressed so that the assembly can then be bent into a spiral shape as shown in the drawing and also flattened without changing the relative position of the resistor 23 and the return wire 27 in the tube.
Ordinarily, in elements such as those described here, the flattening takes place after bending into a spiral shape, and by this operation the helix 23 is transversely deformed and assumes a shape which is substantially similar to the flattened shape of the sheath. or tube 24 as shown.
To rigidly hold the spiral-shaped sheathed member, a spider 29 is used, this spider being formed of a heavy rigid wire which is bent to the required shape and comprises three radial arms 30 the lengths of which are greater than 33,36. and 37 are welded to the spiral member as indicated at 31.
The spider 29 is preferably formed from a single length of wire with one end facing down 32 at the center of the spider, the wire extending from the top of said end 32 radially outward at 33, being then folded down and coming back to the center at 34, then running radially outwards at 35, then being folded up and coming back to the center at 36, then running radially outwards at 37, and then being
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folded down and coming back to the center at 38 where it ends at one end 39 folded up,
said downwardly facing end 32 and said upward facing end 39 being rigidly fixed to each other by welding or in any other suitable manner to form a compound hub from which radiate three arms, and the inter - Sections of the upper wires 33, 36 and 37 and of the lower wires 34, 35 and 38 being fixed together and at the upper and lower ends of the compound hub 32 and 39 by welding to ensure sufficient rigidity.
A disc 26 is ordinarily provided in the center of the element, which can serve as a flat bed and which is attached to the arms of the spider in any suitable manner.
This spider 29 is particularly advantageous not only because it is of simple manufacture, but also because it provides a particularly strong reinforcement and support for the spiral element, and moreover because it provides a ventilated support with all parts rounded and without sharp edges that can scratch or damage hands when cleaning the element.
The outer ends of the arms 30 of the spider rest freely on the rim 20 of the container 18, preferably where the rim 20 rests on the bosses 21, and thus the heating element 22 and its spider are supported by the. mounting ring 13 and preferably with sufficient elevation so that the flat top of the heating element is only slightly above the top of the annular flange 14 which, as shown
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previously, is practically at the same level as the crown 11 of the cooker.
Container 18, as previously noted, serves as a collecting container and reflector to direct heat upwardly onto the utensil placed on element 22, and like container 18 as well as the lower side of the element, occasionally require cleaning, it is necessary to arrange the heating element so that it can be raised to allow access to its. bottom side and to the receptacle 18, and this lifting must be accomplished by maintaining intact the electrical connections with the element through which current is supplied to the element.
For this purpose, the outer end portion 42 of the element 22 is arranged so as to extend tangentially from the outer turn of the element, as shown in Figure 1, and is inclined downwardly. from the plane of the element, as shown in Figure 2, this downward inclination being sufficient for this end portion 42, where it extends outwardly from the ring 13, either well below the rim 14 to leave a large enough space between these parts to accommodate the margin of the crown 11, as can be understood by examining FIG. 2, and this tangential end portion inclined downwards s' engages in a housing 43 on the ring 13, inclined in the same way,
wherein said portion 42 is free to rotate and thus provides a hinged connection of the element with ring 13 which allows the element to remain normally on the rim 20 of the container as shown.
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felt in figure 5 and to be swung upwards in the position shown in figure 6. In the latter position, the lower side of the element is freely accessible for cleaning, as well as the container 18, and it is also understandable that in this position of the element, the container 18 can be removed freely so that it can be cleaned more easily and that it also gives access to the space under the crown of the cooker.
The housing 43 is preferably made of a metal foil folded into an elongated bottomless box as shown in Fig. 3 and of an interior dimension such that the end portion 42 of the element, which is round, is closely. enclosed but free to rotate in this box. Preferably the engagement with the housing 43 is limited to a length determined at the outer end of the tangential part 42 and for this purpose, in the compressing operation during the manufacture of the element, a certain portion of the 'end, for example up to point 44 in Figure 1, is provided with a larger diameter than the rest of the element and has a gradual thinning 45 to the dimension at which the rest of the element is compressed.
For example, with an element which is compressed to a diameter of 9.5 mm, the portion at the terminal end up to point 44 may have a diameter of 13 mm and have a gradual thinning 45 to point 46 beyond which the The sheathed element is reduced to the diameter of 9.5 mm, it being understood that it is the portion of 9.5 mm in diameter which is coiled in the form of a coil to give the surface supporting the utensil and that
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this serpentine-wound portion is then flattened, but that this flattening extends only to the point where the tangential part 42 is deflected downwards, as can be clearly seen in FIG. 1, the tangential part 42 remaining round.
To maintain this end portion 42 in the open bottom housing 43, a tie wire 47 in the form of a wide jumper has branches 48 which are inserted through the side walls of the housing at the bottom thereof so that these branches engage with the end part 42 at its lower part and hold said end part 42 against the upper wall of the housing, said end part 42 having a circumferential groove 49 in which one of the branches 48 of the tie wire engages to prevent axial movement of the end portion in the housing. The tie wire is held in place by the folded outer ends of the legs 48 as shown at 50.
To keep the heating element in the inverted position of Figure 6, a leaf spring 51 is attached at its opposite ends to the outer wall of housing 43, and it presses in its middle, with appreciable tension, against a ball. 52 which enters an opening 53 provided in the side wall of the housing to engage with the enlarged end portion of element 22.
This widened part of the element has two depressions 54 and 55 spaced circumferentially about 90 from each other, which can engage with the ball 52 pressed by the spring and which are
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suitably arranged so that when the element is in the inverted position of Fig. 6, the ball is pressed into the depression 54 to maintain the element in the inverted position, while when the element is in its narmale position of Figure 1, the ball 52 is pressed by the spring in the depression 55 to maintain the element in exactly this position.
The pivot housing 43 may be attached to the ring 13 in any suitable manner which provides good rigidity, the housing in this case having at its outer wall an extension 56 of a shape corresponding to the contour of the part 16 of the. 'ring and fixed to it by welding or in any other suitable manner, said outer wall and the extension also preferably being provided with a continuous rim 57 facing outwards at their lower part to reinforce them.
On the opposite side of the housing, the housing wall terminates against part 16 and a support 58 is attached at one end to said housing wall and at the other end to part 16 as shown, to hold the housing. rigidly with respect to the ring 13.
The wall of the housing 13 on the side where the spring 51 is fixed preferably comprises ears 59 and 60 provided to receive and hold the ends of the spring 51, the lug 59 preferably comprising a closed slot in which the end of the spring 51 can be inserted perpendicularly, while the other ear 60 has a slit 62 open at its top so that the end
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corresponding spring can be inserted laterally into the slot 62.
The opening 53 for the ball provided in the wall of the housing is of a shape and size suitable so that the ball does not pass through by the pressure of the spring 51, and therefore the ball is retained in said opening when the end of the heating element is withdrawn from the housing 43.
It is obvious that the part 16 of the ring 13 comprises an opening at the inner end of the housing 43 to freely accommodate the tangential end 42 of the element, said opening being indicated at 64 in FIG. 1, and likewise it is evident that when mounted on an electric stove the conductors are connected to the exposed terminals 23a and 27a of the element at the outer end of the tangential portion 42 which extends slightly beyond the element. 'outer end of housing 43, as shown in Figures 1 and 2.
Heating elements similar to those shown here but having two or more helical resistors and all terminals disposed at one end of the wraparound sheath, may be employed if desired in place of the heating element shown with its single resistor 23 and its single return wire 27.
For example one can use two resistors having different wattage capacities, both connected to a single return wire or each having its own return wire, and each resistor and each return wire having a terminal, all the terminals being located at the same end of the duct and suitable for use with switches such as those described
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in the already mentioned patent No. 2,317,967, to provide a number of different heating stages, or according to another example, three resistors can be used, each of a different wattage capacity, without return wire, and all connected together at the closed end of the enveloping sheath and provided with exposed terminals at the other end of the sheath,
it being understood that the heating element 22 described herein which can be used with an ordinary switch for the purpose of a single heater or with a switch such as that described in Patent No. 2,294,573 for an intensity of infinitely varied heater, simply illustrates the convenience and economy due to tubular metal sheath heating elements with all terminals arranged at one end of the sheath and the simple assembly to which these elements lend themselves.
Flexible conductors are connected to the terminals of the element for supplying the latter with current, for example to terminals 23a and 27a of the embodiment shown, and as the terminals are enclosed at the location of the pivot axis. element, there is no appreciable bending of the conductors which would break the insulation and the wires by the repeated overturning of the element, but simply a slight twisting of the insulation and the wires which does not occur. has no appreciable breaking effect on conductors as usually occurs with other hinged heating element devices.
From the above, it is clear that there is provided a heating element and a mounting thereof which
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are simple, solid and have important advantages over the heating elements and arrangements used hitherto. The heating element forms a compact whole with a solid appearance by virtue of the single coil construction, without one or more ends being brought under the hinge location as was previously required in the heating elements superficial, and by the fact of the cross which provides obvious stability to the element, and there are no abrupt or unnecessary connections which are ordinarily difficult to achieve and which usually constitute places where the element is most subject to break.
In addition, the hinge of the element is simple and strong and easier to make than in previous surface heating elements, and also allows the conductors to be connected to the element in a place and in a manner. such that the conductors are only very weakly bent, so that they do not tend to break and tear as was the case with previous hinged devices.
Furthermore with this heating element an appreciable saving in manufacturing is achieved due not only to the use of a single sheath for all the resistors, instead of separate sheaths when several resistors are used, but also to the fact that uses less insulation tube and conductors than hitherto needed to extend both ends of the sheathed resistors to the location of the hinge for connection to the current supply conductors.