<Desc/Clms Page number 1>
Elément tubulaire de chauffe à bobines multiples.
La présente invention est relative aux éléments tubulaires de chauffage électrique, et plus particulièrement au type d'élé- ment où un seul tube contient plus d'une bobine de résistances.
De tels éléments tubulaires à bobines multiples ont été fabriqués par le demandeur il y a environ 15 ans et furent alors employés pour les réchauffeurs d'eau et autres liquides lorsque le manque d'espace empêchait l'emploi d'éléments tubulaires du type épingle à cheveux.
Trois types de réchauffeurs à bobines multiples furent faits à l'époque, notamment un réchauffeur à deux bobines avec conducteur de retour ayant trois bornes à l'une des extrémités du tube ; réchauffeur à une bobine dans lequel la bobine présentait un coude de retour à l'intérieur du tube à 1' une des extrémités, qui était fermée, de sorte que les deux bornes se présentaient à l'autre extrémité du tube ; un réchauffeur à trois bobines pour courant triphasé dans lequel trois extrémi- tés des bobines étaient réunies ensemble à l'intérieur de 1' élément tubulaire à l'une des extrémités, qui était fermée, et les autres trois extrémités des bobines formaient des bornes à l'autre extrémité de l'élément tubulaire.
Ces éléments tubulai- res à bobines multiples étaient satisfaisants pour les réchauffe de liquide, c'est-à-dire pour des réchauffeurs à basse température mais pour le travail à haute température, tel que plaques tubu- laires de cuisson, les bobines de chauffe adjacentes se réchauf-
<Desc/Clms Page number 2>
feraient mutuellement jusqu'à une température extrêmement élevée, la durée de l'élément étant ainsi sérieusement réduite, et 1' élément serait très sensible aux surcharges. Néanmoins, les plaques de cuisson à un seul tube avec deux bobines de chauffe l'une à côté de l'autre, connectées à un fil de retour à l'inté- rieur du tube à l'une des extrémités, et ayant trois bornes à l'autre extrémité du tube, ont récemment fait leur apparition sur le marché.
Le grand avantage d'une telle construction est qu'elle est bon marché à produire par rapport aux plaques de cuisson à deux ou trois tubes.
Cependant, des éléments de chauffe tels que ceux proposés précédemment sont sujets à au moins deux inconvénients. L'un de ceux-ci est le fait mentionné ci-dessus que les deux bobines de chauffe atteignent une température très élevée dans la région où les bobines sont le plus près l'une de l'autre. L'autre inconvé nient très sérieux est que la chaleur est répartie sur toute la surface de la plaque même à charge moyenne. Cela signifie qu' avec de petits récipients de cuisson (de par exemple 4 à 6 pouces diamètre), environ la moitié de l'énergie est gaspillée. On doit reconnaitre comme une condition bien définie qu'une plaque de cuisson (excepté celles de dimensions très petites, par exemple d'un diamètre de 4 pouces) doivent avoir un "centre chaud" quand l'interrupteur est placé dans la position médiane.
Quand la char- ge médiane est répartie sur toute la plaque, cela n'est pratique- ment d'aucune utilité car la charge pleine est toujours requise pour amener le liquide au point d'ébullition, et ensuite la charge nécessaire pour "petit feu" est suffisante. En d'autres mots, la charge moyenne n'est utilisée que pour la cuisson rapide dans un récipient de petit diamètre, mais cela est requis fréquem- ment.
L'on se rendra compte de plus que la construction de la plaque de chauffe à un seul tube qui se trouve maintenant sur le marché, ne prévoit pas une plaque à trois bobines de chauffe, qui est requise dans presque tous les pays d'Europe pour arriver à une charge pour "petit feu" raisonnablement basse. Aux Etats
<Desc/Clms Page number 3>
Unis et au Canada la charge pour petit feu ("pour tenir chaud") est atteinte avec deux bobines de chauffe seulement en utilisant deux voltages sur la même plaque de cuisson (115V et 230V). Cette disposition n'existe dans aucun pays d'Europe, et la charge de petit feu (100 à 200 watts) ne peut être atteinte qu'en prévoyant trois éléments à bobines en série.
La présente invention tend à éviter ces inconvénients, et l'un des objets de l'invention est de prévoir un élément tubulaire de chauffe bon marché ayant au moins deux bobines de chauffe dispo- sées de telle manière à l'intérieur d'un tube ou fourreau que l'une des bobines chauffera une partie du tube et une autre bobine chauffera la partie restante. Un autre objet de l'invention est de prévoir un tube de chauffe à bobines multiples dans lequel le tube ou fourreau suit le contour transversal de chaque bobine sur la plus grande partie de celle-ci, de telle sorte que la chaleur des bobines soit dissipée à travers le tube avec réduction résul- tante substantielle du chauffage mutuel"per se'des bobines entr' elles.
L'invention comprend un élément tubulaire de chauffe ayant à l'intérieur deux ou plusieurs bobines de chauffe, et qui est caractérisé en ce que les bobines sont disposées de telle manière à l'intérieur du tube que l'une des bobines chauffera une partie du tube et une autre bobine cuaffera une autre partie du tube.
L'invention envisage la prévision d'un tube de xxx chauffe ayant à l'intérieur une pluralité de bobines de résistance, l'une des dites bobines ayant une partie s'étendant de l'une des extrémi- tés du tube jusqu'à un point intermédiaire situé entre les extrémi- tés du tube et une partie de retour s'étendant depuis le dit point intermédiaire jusqu'à la dite extrémité du tube, et une autre des dites bobines ayant une partie s'étendant depuis l'autre extrémité du tube jusqu'à un point adjacent du point intermédiaire et une partie de retour s'étendant depuis le dit point adjacent jusqu'à la dite autre extrémité du tube.
En d'autres mots, l'invention comprend un élément tubulaire de chauffe ayant un tube dont les extrémités sont adjacentes, et
<Desc/Clms Page number 4>
au moins deux bobines de chauffe à coude de retour à l'intérieur du tube, l'une des bobines ayant deux extrémités s'étendant jusqu' à l'une des extrémités du tube, une autre bobine ayant ses deux extrémités s'étendant jusqu'à l'autre extrémité du tube, le coude de retour dans chaque bobine étant adjacent l'un à l'autre dans le tube.
L'invention sera décrite ci-après en se reportant aux dessins ci-joints dans lesquels:
Fig. 1 est une vue en plan d'une plaque de cuisson suivant l'invention,
Fig. 2 est une coupe transversale de la plaque de cuisson montrés dans la fig. 1,
Fig. 3 est une vue en plan d'un autre mode de construction de plaque de cuisson,
Figs. 4 à 8 inclusivement sont des coupes transversales à plus grande échelle de diverses formes alternatives d'éléments tubulaires de chauffe suivant l'invention,
Fig. 9 est une coupe transversale d'un élément tubulaire de chauffe proposé précédemment,
Fig. 10 est une vue en plan d'un autre mode de réalisation de plaque de cuisson suivant l'invention,
Fig. 11 est une élévation en coupe de la plaque de cuisson montrée dans la fig. 10,
Fig. 12 est une élévation sectionnelle longitudinale du tube de chauffe montré dans la fig. 8,
Fig.
13 est une vue en plan d'une plaque de chauffe suivant un autre mode de réalisation de l'invention,
Fig.l3a est une élévation sectionnelle partielle de la plaque montrée dans la fig. 13,
Fig. 14 est une vue en plan d'un réchauffeur d'eau, et
Fig. 15 est une élévation sectionnelle du réchauffeur d'eau montré dans la fig. 14.
En se reportant aux figs. 1, 2 et 4, le chiffre 1 indique une plaque de cuisson ayant un seul élément tubulaire 2 supporté par un croisillon 3. L'élément 2 est prévu avec une pluralité de
<Desc/Clms Page number 5>
spires substantiellement concentriques 4 et les extrémités de l'élément s'étendent latéralement depuis la plaque dans le même plan pour être connectées à une boîte terminale. L'élément comprend un tube externe ou fourreau 5 contenant deux bobines de résistance 6 et 7 immergées dans un isolement approprié 8. La bobine 6 s'étend depuis l'une des extrémités du tube à travers la spire externe de l'élément jusqu'à un point 9 où la bobine présente un coude de retour, et revient en arrière à travers la même portion du tube.
Les(' deux extrémités de la bobine 6 s'étendent ainsi jusqu'à la même extrémité du tube où elles sont prévues avec des chevilles terminales 10. La bobine 7 s'étend depuis l'autre extrémité du tube à travers les spires internes de l'élément jusqu'à un point 11, très voisin du point 9, où la bobine présente un coude de retour et revient en arrière à travers la même portion du tube.
Les deux extrémités de la bobine 7 s'étendent ainsi jusqu'à 1' autre extrémité du tube, où elles sont prévues avec des chevilles terminales 12. Les sections d'aller et de retour de chaque bobine sont espacées latéralement dans le tube ainsi qu'il est clairement montré dans la figure 4. Dans la plaque de cuisson montrée, avec les deux bobines 6 et 7 sur forte charge, le chauffage maximum est prévu, réparti sur toute la plaque. Sur charge moyenne la bobine 7 seule peut recevoir le courant pour fournir le "centre chaud" désiré. Avec les deux bobines en série, la charge pour "petit feu" sera répartie sur toute la plaque, ce qui constitue la distribution désirée pour le chauffage à petit feu.
Une construction alternative de tube à deux bobines est montrée dans la figure 5, cette construction permettant l'emploi d'un tube plus long pour un diamètre spécifié de la plque de cuisson. Le tube 13 contient deux xxxx bobines 14, dont chacune a sa section de retour 14' située en-dessous de la section primaire et se trouve ainsi éloignée de l'ustensile de cuisson.
Il est dési- rable, dans ce mode de réalisation, que la section de retour soit "étirée" plus que la section primaire, par exemple en la prévoyant avec moins de spires par pouce, de sorte que la chaleur libérée à la partie inférieure du tube ne dépassera pas, par exemple un quart
<Desc/Clms Page number 6>
ou un tiers de la quantité de chaleur engendrée dans la section supérieure (primaire) de la bobine. L'en comprendra que lorsque le courant dans la section de retour de la bobine n'est que de 20 ou 25% de la quantité totale d'énergie de la bobine, le chauffage de la section primaire par la section de retour ne sera que très léger et ne produira aucune température excessive nuisible dans la bobine.
En se reportant aux figures 3 et 6, une plaque de cuisson à un seul tube avec trois bobines de chauffage a été montrée, cette plaque étant adaptée à être employée dans les pays où deux voltages ne sont pas disponibles. Le tube 15 contient deux bobines de chauf- fage principales 16 et 17 disposées d'une manière similaire à celle décrite en se reportant à la fig.l. Ainsi, chaque bobine présente un coude de retour, 16'ou 17'., ayant des bornes respec- tives 18 et 18' aux extrémités du tube de sorte que les spires internes de l'élément puissent être chauffées séparément par la spire externe. Le tube contient également une troisième bobine 19, ou bobine de petit feu, qui s'étend sur toute la longueur du tube avec une borne 20 à chaqu'extrémité du tube.
La bobine 19 a un wattage beaucoup plus faible, par exemple 100 à 300, de moins que les bobines principales 16 et 17. Pour atteindre la chaleur la plus basse (la chaleur pour "tenir chaud"), les trois bobines de chauffe sont connectées 'en série (avec un interrupteur standard 9-chaleurs, 7-chaleurs ou 4-chaleurs) et la chaleur est alors répartie sur toute la surface de la pleque, ce qui convient pour le "petit feu" et pour tenir les plats chauds. Les trois bobines peuvent être disposées en relation espacée latéralement comme montré dans la fig. 6, ou bien elles peuvent être disposées avec la bobine de petit feu 19 en-dessous des bobines principales 16 et 17, ainsi que montré dans la fig. 7, ce dernier arrangement nécessitant un tube 21 de forme différente.
L'une des plus grosses difficultés dans la production de plaques de chauffe tubulaires à trois tubes de chauffe (dont l'un doit avoir un très faible wattage pour produire une charge de petit feu ne dépassant pas 150 ou 170 watts), a été la manipulation du
<Desc/Clms Page number 7>
fil de résistance extrêmement fin requis pour un élément de 200 à 300 watts pour 230 volts ou plus, plus particulièrement parce que le tube à faible wattage doit toujours avoir une très faible lon- gueur, car il n'y a pas de place pour un tube long. On comprendra facilement que la durée d'un tel fil fin sera probablement courte.
Le tube de petit feu dans la plaque de chauffe à trois tubes a toujours été par conséquent le point le plus faible dans le type de plaque à trois tubes. Cette difficulté a été évitée dans l'élément de tube à trois bobines suivant la présente invention, puisque la bobine de petit feu s'étend dans ce tube sur toute sa longueur, ce qui fournit l'espace pour un fil relativement grand, même si la charge n'est que de 200 ou 150 watts, et xx le voltage peut être 250.
En se reportant aux figs. 10 et 11, une plaque de cuisson 22 y est montrée qui peut avoir un diamètre extrêmement petit, par exemple 3 à 31/2 pouce, en disposant l'élément tubulaire, qui est similairé à l'élément 2, avec son tube 23 placé au bord. Ainsi que montré, les sections de chaque bobine 24 se trouveront ainsi en relation espacée verticalement.
Il y a toujours eu une grande néces- sité pour une telle plaque de faible diamètre pour la cuisson rapide de récipients de faible diamètre, tels que des percolateurs de café, pour lesquels même la plaque standard de six pouces est trop grande et trop lente; alors qu'il aurait été possible jusqu'ici de fabriquer une telle plaque avec une seule bobine de chauffe, cette solution n'est pas satisfaisante, car au moins une, ou de préférence deux charges de petit feu sont requises pour continuer l'opération de cuisson après que le point d'ébullition a été atteint. En employant une section de bobine de par exemple 1000 watts, au bord supérieur du tube, et une autre section de par exemple 200 watts au bord infé- rieur, on peut obtenir des charges de 1200,200 et 167 watts, avec l'interrupteur ordinaire série-parallèle à 3 chaleurs.
Cela donne un réglage très satisfaisant pour une plaque si petite, et la plaque fera bouiller des liquides dans un récipient de par exemple 4 pouces diamètre, environ deux fois aussi vite que les autres plaques de cuisson proposées jusqu'à présent. @
<Desc/Clms Page number 8>
Fig. 8 montre un dispositif d'élément tubulaire à quatre bobines, dans lequel trois bobines principales 25,26 et 27 et une bobine à basse température 28 sont disposées à l'intérieur d'un fourreau 29.
Fig. 12 montre un dispositif dans lequel un fourreau tubulaire 30 est similaire en coupe transversale au fourreau 29 et contient une bobine 31 de basse température s'étendant d'une extrémité à l'autre du tube et connectée aux bornes 32 à chaque extrémité du tube, une deuxième bobine 33 s'étendant d'une extré- mité à l'autre du tube mais ayant une partie 33' substantielle- ment "droite", en chauffant ainsi seulement la partie 34 du tube, et une troisième bobine 35 s'étendant d'une extrémité à l'autre du tube mais ayant une partie 35' substantiellement droite où elle chauffe seulement la partie 36 du tube. La bobine 35 est con- nectée à la borne 32 à l'une des extrémités du tube et à la borne 37 à l'autre extrémité. La bobine 33 est connectée à l'autre borne 32 et à la borne 33 à l'autre extrémité du tube.
On compren- dra ainsi que la construction "centre chaud" de la plaque de cuisson peut être obtenue avec l'élément montré dans la fig.12, quoique les bobines passent sur toute la longueur du fourreau.
Figs. 13 et 13a montrent une plaque de cuisson 39, qui utilise un élément tubulaire similaire à 15, mais dans lequel les bornes 40 et 41 sont disposées au centre de la plaque. La construc tion Européenne standard de plaque de cuisson présente au centre les chevilles de la borne de prise de courant disposées en-dessous de la plaque, ce qui rend l'emploi d'éléments tubulaires extrême- ment difficile dans ces plaques, à cause du manque de place (hauteur libre) dans la construction standardisée. Il a été jusqu' ici extrêmement difficile ou impossible d'atteindre dans les pla des charges de petit feu très basses. Ce problème peut être main- tenant résolu avec le type d'éléments tubulaires décrit ici.
La plaque 39 peut avoir une bobine de petit feu de 200 watts, une bobine interne de 900 watts ou plus, et une bobine externe de 900 watts ou plus, qui avec un interrupteur multiple, fournira plusieurs charges basses, dont la plus basse sera de 137 watts.
<Desc/Clms Page number 9>
Ainsi que montré, l'une des extrémités du tube s'étend vers le bas vers la borne 40 depuis le plan de la plaque, et l'autre extrémité du tube, qui présente une portion 48 s'étendant en-dessous des spires de l'élément vers le centre de la plaque, s'étend vers le haut vers le plan de la plaque, comme montré en 49, et ensuite vers le bas vers la borne 41.
Une construction similaire du tube peut être employée avec un tube à deux bobines ayant une grosse bobine de par exemple 1800 watts, et une bobine de petit feu de 200 watts. Ces deux bobines devront alors s'étendre sur toute la longueur du tube. Avec un tel dispositif, le trait caractéristique du "centre chaud" ne peut pas être obtenu, mais des charges satisfaisantes pour petit feu peuvent être obtenues avec l'interrupteur standard série-parallèle à trois chaleurs.
Fig. 9 montre en coupe transversale une construction de tube à bobines multiples proposée jusqu'à présent. Un tube 42 présen te deux bobines 43 disposées latéralement de même wattage, l'extré- mité interne de chaque bobine étant connectée à un fil de retour 44.
Le tube ou fourreau 42 "entoure" seulement environ 60% de la cir- conférence de chaque bobine. Les parties internes de la circonfé- rence des deux bobines se chauffent mutuellement, et la chaleur ne peut être transmise facilement au fourreau à travers l'isolement lourd qui recouvre les parties internes des circonférences des bobines. Il a été dit que la bobine de chauffe elle-même transmettra la chaleur depuis sa moitié interne à la moitié externe de sa cir- conférence, mais cette affirmation n'est vraie qu'en partie, ainsi qu'un simple calcul du transfert de chaleur dans la bobine de résistance le prouvera.
Le fait reste que les moitiés internes (plus ou moins) des circonférences des bobines travailleront à charge pleine à une température tellement plus élevée que les moitiés externes qu'elles font descendre la capacité de surcharge de la plaque (exprimée en % de la charge normale) jusqu'à une fraction de ce qu'elle serait dans un élément tubulaire avec une bobine de chauffe située centralement, chauffé à température uniforme.
L'on notera que chacun des tubes ou fourreaux montrés dans
<Desc/Clms Page number 10>
les figs. 4 à 7 inclusivement ont en coupe transversale une forme s'adaptant autant que possible au contour de la bobine enfermée.
Ainsi, ces tubes externes "entourent" la bobine beaucoup plus qu'il n'est la cas par rapport au fourreau 42 de la fig. 9. Alors que dans cette dernière construction pas plus que environ 60% de la circonférence de la bobine est "entourée" par le fourreau, plus de 80% de la circonférence des bobines est "entourée" dans les modes de réalisation suivant la présente invention.Cela établit une différence décisive dans la température maximum de la bobine de chauffe.
En se reportant aux figs. 14 et 15, un réchauffeur d'eau à un seul tube de forme en épingle de cheveux a été illustré, ayant un fourreau 45 contenant deux bobines de chauffe 46 s' étendant d'une extrémité à l'autre du tube et connecté aux bornes 47 à chaque extrémité. Le fourreau présente la même section que celle montrée dans la fig.4. Les deux bobines de chauffe peuvent avoir le même wattage ou, dans le cas où on désire avoir une charge très basse "pour tenir chaud",l'une des bobinespeut avoir un wattage beaucoup plus bas que l'autre.
Il est évident que l'invention peut s'appliquer aux tubes de chauffage de chambres, ayant des formes diverses, où un seul tube peut contenir deux bobines de chauffe, chacune allant seulement jusqu'au centre du tube et revenant à la même extrémité du tube, de sorte que de la chaleur rayonnage à température pleine pourra être obtenue d'une moitié du tube, quand l'interrupteur est placé pour la chaleur moyenne.
L'invention peut également s'appliquer à d'autres moyens de chauffage électrique, tels que éléments pour bouilloires, réchauf feurs d'huile et autres éléments industriels de chauffage dans lesquels il est désirable d'obtenir un réglage de la chaleur dans une pluralité d'étapes sans l'emploi de plus d'un seul élément tubulaire.
L'isolement électrique requis dans tous les éléments tubulaires décrits peut être formé autour des bobiner de rsistances de toute maniére appropriée.
<Desc/Clms Page number 11>
<Desc / Clms Page number 1>
Tubular heating element with multiple coils.
The present invention relates to tubular electric heating elements, and more particularly to the type of element where a single tube contains more than one coil of resistors.
Such multi-coil tubular members were manufactured by the Applicant about 15 years ago and were then used for heaters for water and other liquids when the lack of space prevented the use of hairpin type tubular members. hair.
Three types of multi-coil heaters were made at the time, including a two-coil heater with return conductor having three terminals at one end of the tube; single coil heater in which the coil had a return bend inside the tube at one end, which was closed, so that both terminals were at the other end of the tube; a three-coil heater for three-phase current in which three ends of the coils were joined together inside the tubular member at one end, which was closed, and the other three ends of the coils formed terminal terminals. the other end of the tubular member.
These tubular elements with multiple coils were satisfactory for liquid heaters, that is to say for low temperature heaters but for high temperature work, such as cooking tubes, heating coils. adjacent ones warm up
<Desc / Clms Page number 2>
would make each other up to an extremely high temperature, thus seriously reducing the life of the element, and the element would be very sensitive to overloads. However, single tube hotplates with two heating coils next to each other, connected to a return wire inside the tube at one end, and having three terminals at the other end of the tube, have recently appeared on the market.
The great advantage of such a construction is that it is cheap to produce compared to two or three tube hobs.
However, heating elements such as those proposed above are subject to at least two drawbacks. One of these is the fact mentioned above that the two heating coils reach a very high temperature in the region where the coils are closest to each other. The other very serious drawback is that the heat is distributed over the entire surface of the plate even at medium load. This means that with small cooking vessels (eg 4-6 inches in diameter) about half of the energy is wasted. It should be recognized as a well-defined condition that a hotplate (except those of very small dimensions, for example with a diameter of 4 inches) must have a "hot center" when the switch is placed in the middle position.
When the median charge is distributed over the whole plate, this is of little use as the full charge is always required to bring the liquid to the boiling point, and then the charge necessary for "small fire. " is sufficient. In other words, the medium load is only used for quick cooking in a small diameter pan, but it is frequently required.
It will further be appreciated that the construction of the single-tube heating plate which is now on the market does not provide for a three-coil heating plate, which is required in almost all countries of Europe. to achieve a reasonably low "small fire" load. To the states
<Desc / Clms Page number 3>
United and in Canada the load for small fire ("to keep warm") is reached with two heating coils only by using two voltages on the same hob (115V and 230V). This arrangement does not exist in any country in Europe, and the small fire load (100 to 200 watts) can only be achieved by providing three coil elements in series.
The present invention tends to avoid these drawbacks, and one of the objects of the invention is to provide an inexpensive tubular heating element having at least two heating coils arranged in such a manner inside a tube. or sleeve that one of the coils will heat part of the tube and another coil will heat the remaining part. Another object of the invention is to provide a multiple coil heating tube in which the tube or sleeve follows the transverse contour of each coil over the greater part thereof, so that the heat of the coils is dissipated. through the tube with the consequent substantial reduction in the mutual heating "per se" of the coils between them.
The invention comprises a tubular heating element having two or more heating coils therein, and which is characterized in that the coils are arranged in such a way inside the tube that one of the coils will heat a part. of the tube and another spool will caffè another part of the tube.
The invention contemplates providing a heater tube having therein a plurality of resistance coils, one of said coils having a portion extending from one end of the tube to. an intermediate point located between the ends of the tube and a return part extending from said intermediate point to said end of the tube, and another of said coils having a part extending from the other end from the tube to a point adjacent to the intermediate point and a return portion extending from said adjacent point to said other end of the tube.
In other words, the invention comprises a tubular heating element having a tube whose ends are adjacent, and
<Desc / Clms Page number 4>
at least two elbow heating coils back inside the tube, one of the coils having two ends extending to one end of the tube, another coil having both ends extending to 'at the other end of the tube, the return elbow in each coil being adjacent to each other in the tube.
The invention will be described below with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a plan view of a cooking plate according to the invention,
Fig. 2 is a cross section of the cooking plate shown in fig. 1,
Fig. 3 is a plan view of another cooking hob construction mode,
Figs. 4 to 8 inclusive are cross sections on a larger scale of various alternative forms of tubular heating elements according to the invention,
Fig. 9 is a cross section of a tubular heating element proposed above,
Fig. 10 is a plan view of another embodiment of a cooking plate according to the invention,
Fig. 11 is a sectional elevation of the cooking plate shown in FIG. 10,
Fig. 12 is a longitudinal sectional elevation of the heating tube shown in FIG. 8,
Fig.
13 is a plan view of a heating plate according to another embodiment of the invention,
Fig. 13a is a partial sectional elevation of the plate shown in fig. 13,
Fig. 14 is a plan view of a water heater, and
Fig. 15 is a sectional elevation of the water heater shown in FIG. 14.
Referring to figs. 1, 2 and 4, the number 1 indicates a cooking plate having a single tubular element 2 supported by a spider 3. Element 2 is provided with a plurality of
<Desc / Clms Page number 5>
Substantially concentric turns 4 and the ends of the element extend laterally from the plate in the same plane to be connected to a terminal box. The element comprises an outer tube or sheath 5 containing two resistance coils 6 and 7 immersed in a suitable insulation 8. The coil 6 extends from one end of the tube through the outer coil of the element to at a point 9 where the coil has a return bend, and comes back through the same portion of the tube.
The two ends of the coil 6 thus extend to the same end of the tube where they are provided with terminal pegs 10. The coil 7 extends from the other end of the tube through the internal turns of the tube. the element up to a point 11, very close to point 9, where the coil presents a return bend and returns back through the same portion of the tube.
The two ends of the reel 7 thus extend to the other end of the tube, where they are provided with terminal pegs 12. The outward and return sections of each reel are spaced laterally in the tube as well as. 'it is clearly shown in figure 4. In the hob shown, with the two coils 6 and 7 on high load, the maximum heating is provided, distributed over the whole hob. On medium load, coil 7 alone can receive the current to supply the desired "hot center". With the two coils in series, the load for "low fire" will be distributed over the entire plate, which constitutes the desired distribution for low fire heating.
An alternative two-coil tube construction is shown in Figure 5, this construction allowing the use of a longer tube for a specified baking plate diameter. Tube 13 contains two xxxx coils 14, each of which has its return section 14 'located below the primary section and is thus remote from the cooking utensil.
It is desirable in this embodiment that the return section be "stretched" more than the primary section, for example by providing it with fewer turns per inch, so that the heat released at the bottom of the tube will not exceed, for example a quarter
<Desc / Clms Page number 6>
or one third of the amount of heat generated in the upper (primary) section of the coil. The will understand that when the current in the return section of the coil is only 20 or 25% of the total amount of energy of the coil, the heating of the primary section by the return section will only be very light and will not produce any harmful excessive temperature in the coil.
Referring to Figures 3 and 6, a single tube hob with three heating coils has been shown, this hob being suitable for use in countries where two voltages are not available. Tube 15 contains two main heating coils 16 and 17 arranged in a manner similar to that described with reference to fig.l. Thus, each coil has a return elbow, 16 'or 17', having respective terminals 18 and 18 'at the ends of the tube so that the inner turns of the element can be heated separately by the outer turn. The tube also contains a third coil 19, or small fire coil, which runs the full length of the tube with a terminal 20 at each end of the tube.
Coil 19 has a much lower wattage, say 100 to 300, less than main coils 16 and 17. To achieve the lowest heat (the heat to "keep warm") the three heating coils are connected. 'in series (with a standard 9-heat, 7-heat or 4-heat switch) and the heat is then distributed over the entire surface of the stove, which is suitable for the "small fire" and for keeping the dishes hot. The three coils can be arranged in laterally spaced relation as shown in fig. 6, or they can be arranged with the small fire coil 19 below the main coils 16 and 17, as shown in fig. 7, the latter arrangement requiring a tube 21 of different shape.
One of the biggest difficulties in the production of tubular heating plates with three heating tubes (one of which must have a very low wattage to produce a small fire load of no more than 150 or 170 watts), has been the manipulation of
<Desc / Clms Page number 7>
extremely fine resistance wire required for a 200 to 300 watt element for 230 volts or more, especially because the low wattage tube must always have a very short length, as there is no room for a long tube. It will easily be understood that the life of such a fine wire will probably be short.
The small fire tube in the three-tube hotplate has therefore always been the weakest point in the three-tube type of hotplate. This difficulty has been avoided in the three-coil tube member according to the present invention, since the small fire coil extends through this tube over its entire length, which provides space for a relatively large wire, even though. the load is only 200 or 150 watts, and xx the voltage can be 250.
Referring to figs. 10 and 11, a cooking plate 22 is shown there which can have an extremely small diameter, for example 3 to 31/2 inch, by arranging the tubular element, which is similar to the element 2, with its tube 23 placed. at the edge. As shown, the sections of each coil 24 will thus lie in vertically spaced relationship.
There has always been a great need for such a small diameter plate for the rapid cooking of small diameter vessels, such as coffee percolators, for which even the standard six inch plate is too large and too slow; while it would have been possible hitherto to manufacture such a plate with a single heating coil, this solution is not satisfactory, because at least one, or preferably two charges of small fire are required to continue the operation cooking after the boiling point has been reached. By employing a coil section of, say, 1000 watts, at the top edge of the tube, and another section of, say, 200 watts at the bottom edge, loads of 1200, 200 and 167 watts can be achieved with the switch. ordinary series-parallel to 3 heat.
This gives a very satisfactory setting for such a small griddle, and the griddle will boil liquids in a pot of say 4 inches in diameter, about twice as fast as other griddles offered so far. @
<Desc / Clms Page number 8>
Fig. 8 shows a tubular member device with four coils, in which three main coils 25, 26 and 27 and a low temperature coil 28 are arranged inside a sleeve 29.
Fig. 12 shows a device in which a tubular sleeve 30 is similar in cross section to the sleeve 29 and contains a low temperature coil 31 extending from one end of the tube to the other and connected to terminals 32 at each end of the tube, a second coil 33 extending from one end of the tube to the other but having a substantially "straight" portion 33 ', thereby heating only the portion 34 of the tube, and a third coil 35 extending from one end of the tube to the other but having a substantially straight portion 35 'where it heats only the portion 36 of the tube. Coil 35 is connected to terminal 32 at one end of the tube and to terminal 37 at the other end. Coil 33 is connected to the other terminal 32 and to terminal 33 at the other end of the tube.
It will thus be understood that the "hot center" construction of the cooking plate can be achieved with the element shown in Fig. 12, although the coils run the entire length of the sleeve.
Figs. 13 and 13a show a hob 39, which uses a tubular element similar to 15, but in which the terminals 40 and 41 are arranged in the center of the hob. The standard European construction of the hob has in the center the plugs of the socket outlet positioned below the hob, which makes the use of tubular elements extremely difficult in these hobs, because of the lack of space (headroom) in the standardized construction. It has hitherto been extremely difficult or impossible to achieve very low small fire loads in the pla. This problem can now be solved with the type of tubular elements described here.
Plate 39 may have a small fire coil of 200 watts, an internal coil of 900 watts or more, and an external coil of 900 watts or more, which with a multiple switch, will provide several low loads, the lowest of which will be 137 watts.
<Desc / Clms Page number 9>
As shown, one end of the tube extends downward toward terminal 40 from the plane of the plate, and the other end of the tube, which has a portion 48 extending below the turns of the tube. the element towards the center of the plate, extends upwards towards the plane of the plate, as shown at 49, and then downwards towards terminal 41.
A similar construction of the tube can be employed with a two coil tube having a large coil of for example 1800 watts, and a small fire coil of 200 watts. These two coils must then extend over the entire length of the tube. With such a device, the characteristic feature of "hot center" cannot be obtained, but satisfactory small fire loads can be obtained with the standard three-heat series-parallel switch.
Fig. 9 shows in cross section a multiple coil tube construction proposed heretofore. A tube 42 has two coils 43 arranged laterally of the same wattage, the internal end of each coil being connected to a return wire 44.
Tube or sheath 42 "surrounds" only about 60% of the circumference of each coil. The inner parts of the circumference of the two coils heat each other, and heat cannot easily be transmitted to the sleeve through the heavy insulation which covers the inner parts of the circumferences of the coils. It has been said that the heating coil itself will transmit heat from its inner half to the outer half of its circumference, but this statement is only partially true, as well as a simple calculation of the transfer of heat. heat in the resistance coil will prove it.
The fact remains that the internal halves (more or less) of the circumferences of the coils will work at full load at a temperature so much higher than the external halves that they lower the overload capacity of the plate (expressed as a% of the normal load. ) to a fraction of what it would be in a tubular member with a centrally located heating coil heated to a uniform temperature.
It will be noted that each of the tubes or sleeves shown in
<Desc / Clms Page number 10>
figs. 4 to 7 inclusive have in cross section a shape which conforms as closely as possible to the contour of the enclosed coil.
Thus, these outer tubes "surround" the coil much more than is the case with respect to the sleeve 42 of FIG. 9. While in this latter construction no more than about 60% of the circumference of the reel is "surrounded" by the sleeve, more than 80% of the circumference of the coils is "wrapped" in embodiments according to the present invention. This makes a decisive difference in the maximum temperature of the heating coil.
Referring to figs. 14 and 15, a single-tube hairpin-shaped water heater has been illustrated having a sheath 45 containing two heating coils 46 extending from one end of the tube to the other and connected to the terminals. 47 at each end. The sheath has the same section as that shown in fig. 4. The two heating coils can have the same wattage or, in the case where it is desired to have a very low load "to keep warm", one of the coils can have a much lower wattage than the other.
It is obvious that the invention can be applied to tubes for heating chambers, having various shapes, where a single tube can contain two heating coils, each going only to the center of the tube and returning to the same end of the tube. tube, so that full temperature shelving heat can be obtained from one half of the tube, when the switch is set for medium heat.
The invention can also be applied to other means of electric heating, such as elements for kettles, oil heaters and other industrial heating elements in which it is desirable to achieve control of the heat in a plurality. of steps without the use of more than a single tubular element.
The electrical insulation required in all of the tubular elements described can be formed around the resistance coils in any suitable manner.
<Desc / Clms Page number 11>