EP0380417B1 - Connecteur électrique pour élément chauffant - Google Patents

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EP0380417B1
EP0380417B1 EP19900400211 EP90400211A EP0380417B1 EP 0380417 B1 EP0380417 B1 EP 0380417B1 EP 19900400211 EP19900400211 EP 19900400211 EP 90400211 A EP90400211 A EP 90400211A EP 0380417 B1 EP0380417 B1 EP 0380417B1
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EP
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connector
tongues
sheet
rolled
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/04—Pins or blades for co-operation with sockets
    • H01R13/05—Resilient pins or blades
    • H01R13/052—Resilient pins or blades co-operating with sockets having a circular transverse section

Definitions

  • the present invention relates to an electrical connection system for an electrical heating element, the system comprising an electrical connector comprising means for fixing it to one end of said heating element and for connecting it to an electrical supply conductor.
  • Such heating elements are used in particular in toasters.
  • These heating elements generally comprise a bar or tube made of electrically insulating material around which a resistive heating wire is helically wound.
  • This resistive heating wire is brought to very high temperature when supplied with electric current.
  • Document FR-A-2 592 264 describes an electrical connection system for an electrical heating element, the system comprising an electrical connector comprising means for fixing it to one end of said heating element and for connecting it to an electrical supply conductor , this connector being made up of a cut metal sheet having slots, this sheet being rolled around an axis corresponding to that of the heating element, the part of the sheet having slots being extended by a shaped portion tongue rolled around the aforementioned axis.
  • this heating element is only suitable for certain types of heating devices.
  • it does not allow easy assembly and disassembly of the connector and the fixing of the different parts between them is not sufficiently reliable to be suitable for certain devices.
  • Document FR-A-403,305 describes a heating element provided with a U-shaped part intended to receive a solid cylindrical surface. However it produces an insufficient heat exchange by air.
  • Document GB-A-1 267 151 describes a heating element consisting of a tube of insulating material around which a resistive wire is wound, but the connector of which also produces an insufficient heat exchange.
  • the object of the present invention is to create an electrical connection system which overcomes these disadvantages while being of inexpensive manufacturing cost compatible with very large series production.
  • connection system is characterized in that the tongue-shaped part of the electrical connector is fitted onto one of the ends of a tube of said heating element and in that the electrical supply conductor is constituted by a cut metal strip having two cut tabs, folded and curved towards one another so as to define between them a U-shape whose bottom has a substantially cylindrical surface adapted to that defined by the part having the slots so that the latter can be directly connected by interlocking to the supply conductor.
  • connection system makes it possible to carry out an effective heat exchange between the connector and the surrounding air so that excessive heating is avoided, which could alter the mechanical and electrical connection between the connector and the heating element.
  • the tongue-shaped part makes it easier to fix the connector to the end of the heating element.
  • the electrical connector 1 for the heating element 2 consists of a cut metal sheet having slots 3, 4, 5, 6, 7 (see Figure 4). This cut sheet is rolled around an axis X-X ′ (see FIGS. 1 and 2) intended to correspond to that of the heating element 2.
  • the slots 3, 4, 5, 6, 7 and the tongue 9 extend, before rolling the sheet, perpendicular to the axis X-X ′ around which the cut sheet is then rolled.
  • the tongue-forming part 9 is connected to the part 8 having slots 3, 4, 5, 6, 7 by a tab 10 whose width measured in the direction of the length of the tongue 9 is less than the height of slots 3, 4, 5, 6, 7.
  • the dimensions of the cut sheet are such that when it is rolled around said axis XX ′, the opposite ends of the tongue 9 and the opposite tops of the slots 3, 4, 5, 6, 7 are almost in contact ( see Figures 1 and 3).
  • the sheet from which the connector according to the invention is made is preferably made of metal or alloy which is a good conductor of heat and electricity and has a certain elasticity such as brass.
  • Figures 1 and 5 show that the connector 1 is associated with an electrical power supply conductor constituted by a cut metal blade 11 of the same kind as the connector 1.
  • This blade 11 has two cut tabs 12, 13 folded and bent one towards each other so as to define therebetween a substantially cylindrical surface 14a (see FIG. 5) adapted to that defined by the rolled part 8 having the slots of the connector 1.
  • the part 11a of the blade 11 adjacent to the two tongues 12, 13 has a curvature, the convexity of which is directed away from the tongues 12, 13 and which substantially follows the curvature of these tongues 12, 13.
  • the connector 1 is fixed to one of the ends 2a of a heating element 2 comprising a tube 14 of electrically insulating material such as soapstone, around which a resistive heating wire 15 is helically wound.
  • a cap 16 made of insulating material is fixed around the part 9 forming a tongue and the part with tight turns 15a of the resistive wire and partly around the part 8 having slots.
  • the slots 3, 4, 5, 6, 7 of the rolled part 8 of the connector define between them openings through which air can circulate. This circulation of air ensures cooling of the entire connector 1, so that there is no risk of it becoming excessively hot due to its direct contact with the heating wire 15.
  • the thermal expansions and contractions undergone by the connector 1 following a multitude of heating and cooling cycles are not likely to affect the mechanical properties of the connector so that a perfect mechanical connection and an excellent electrical connection between the connector 1 and the heating wire 15 is maintained for a very long service life.
  • the manufacture of the connector 1 is extremely simple since it is carried out by simple cutting and rolling of a metal sheet which are easily automated.
  • the mounting of the connector 1 on the heating element 2 is also simple and automated, since it simply consists of an interlocking along the axis X-X ′.

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  • Resistance Heating (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un système de connexion électrique pour élémemt chauffant électrique, le système comprenant un connecteur électrique comportant des moyens pour le fixer à une extrémité dudit élément chauffant et pour le connecter à un conducteur d'alimentation électrique.
  • De tels éléments chauffants équipent notamment des grille-pain.
  • Ces éléments chauffants comprennent généralement un barreau ou tube en matière électriquement isolante autour duquel est enroulé hélicoïdalement un fil résistif chauffant.
  • Ce fil résistif chauffant est porté à très haute température lorsqu'il est alimenté en courant électrique.
  • Le raccordement mécanique et électrique entre l'extrémité de l'élément chauffant et le conducteur d'alimentation électrique pose des difficultés techniques du fait précisément de la haute température à laquelle est portée le fil résistif chauffant.
  • Il faut en effet que ce raccordement résiste à cette haute température, de sorte que la liaison mécanique et électrique avec l'élément chauffant reste intacte, même après une multitude de cycles de chauffage et de refroidissement.
  • Le document FR-A- 2 592 264 décrit un système de connexion électrique pour un élément chauffant électrique, le système comprenant un connecteur électrique comportant des moyens pour le fixer à une extrémité dudit élément chauffant et pour le connecter à un conducteur d'alimentation électrique, ce connecteur étant constitué d'une feuille de métal découpée présentant des créneaux, cette feuille étant roulée autour d'un axe correspondant à celui de l'élément chauffant, la partie de la feuille présentant des créneaux étant prolongée par une partie en forme de languette roulée autour de l'axe précité.
  • Néanmoins, cet élément chauffant n'est adapté qu'à certains types de dispositifs chauffants. De plus, il ne permet pas un montage et un démontage faciles du connecteur et la fixation des différentes pièces entre elles n'est pas suffisamment fiable pour convenir à certains appareils.
  • Le document FR-A- 403 305 décrit un élément chauffant pourvu d'une partie en U destinée à recevoir une surface cylindrique pleine. Cependant il produit un échange thermique par air insuffisant.
  • Le document GB-A- 1 267 151 décrit un élément chauffant constitué d'un tube en matière isolante autour duquel est enroulé un fil résistif, mais dont le connecteur produit lui aussi un échange thermique insuffisant.
  • Le but de la présente invention est de créer un système de connexion électrique qui pallie ces désavantages tout en étant d'un coût de fabrication peu onéreux compatible avec une production en très grande série.
  • Selon l'invention, le système de connexion est caractérisé en ce que la partie en forme de languette du connecteur électrique est emboîtée sur l'une des extrémités d'un tube dudit élément chauffant et en ce que le conducteur d'alimentation électrique est constitué par une lame métallique découpée présentant deux languettes découpées, repliées et recourbées l'une vers l'autre de façon à définir entre elles une forme en U dont le fond a une surface sensiblement cylindrique adaptée à celle définie par la partie présentant les créneaux afin que cette dernière puisse être directement connectée par emboîtement au conducteur d'alimentation.
  • Cette configuration du système de connexion permet de réaliser un échange thermique efficace entre le connecteur et l'air environnant de sorte qu'on évite tout échauffement excessif susceptible d'altérer la liaison mécanique et électrique entre le connecteur et l'élément chauffant.
  • Le fait que la feuille découpée soit roulée confère au connecteur une excellente rigidité mécanique et facilite la liaison mécanique et électrique entre ce connecteur et l'élément chauffant ainsi que le conducteur d'alimentation électrique.
  • La partie en forme de languette facilite la fixation du connecteur sur l'extrémité de l'élément chauffant.
  • Des configurations avantageuses sont données par les revendications dépendantes.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
  • Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un connecteur électrique selon l'invention et du conducteur électrique qui lui est associé,
    • la figure 2 est une vue de côté du connecteur,
    • la figure 3 est une vue en bout selon la flèche F de la figure 2,
    • la figure 4 est une vue en plan de la feuille métallique découpée plane à partir de laquelle est réalisé le connecteur,
    • la figure 5 est une vue suivant l'axe du connecteur lorsqu'il est fixé à la lame conductrice,
    • la figure 6 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un élément chauffant auquel est fixé le connecteur.
  • Dans la réalisation des figures annexées, le connecteur électrique 1 pour l'élément chauffant 2 est constitué d'une feuille de métal découpée présentant des créneaux 3, 4, 5, 6, 7 (voir figure 4). Cette feuille découpée est roulée autour d'un axe X-X′ (voir figures 1 et 2) destiné à correspondre à celui de l'élément chauffant 2.
  • On voit notamment sur les figures 1 à 4, que la partie 8 de la feuille présentant des créneaux 3, 4, 5, 6, 7 est prolongée par une partie en forme de languette 9 roulée autour de l'axe X-X′ précité et destinée à coiffer l'extrémité 2a de l'élément chauffant 2, comme indiqué sur la figure 6.
  • Comme indiqué sur la figure 4, les créneaux 3, 4, 5, 6, 7 et la languette 9 s'étendent, avant roulage de la feuille, perpendiculairement à l'axe X-X′ autour duquel la feuille découpée est ensuite roulée.
  • On voit également notamment sur cette figure 4 que la partie formant languette 9 est reliée à la partie 8 présentant des créneaux 3, 4, 5, 6, 7 par une patte 10 dont la largeur mesurée dans la direction de la longueur de la languette 9 est inférieure à la hauteur des créneaux 3, 4, 5, 6, 7.
  • Par ailleurs, les dimensions de la feuille découpée sont telles que lorsqu'elle est roulée autour dudit axe X-X′, les extrémités opposées de la languette 9 et les sommets opposés des créneaux 3, 4, 5, 6, 7 sont presque en contact (voir les figures 1 et 3).
  • La feuille à partir de laquelle est réalisé le connecteur selon l'invention est de préférence en métal ou alliage bon conducteur de la chaleur et de l'électricité et ayant une certaine élasticité tel que le laiton.
  • Les figures 1 et 5 montrent que le connecteur 1 est associé à un conducteur d'alimentation électrique constitué par une lame métallique découpée 11 de même nature que le connecteur 1. Cette lame 11 présente deux languettes découpées 12, 13 repliées et recourbées l'une vers l'autre de façon à définir entre elles une surface sensiblement cylindrique 14a (voir figure 5) adaptée à celle définie par la partie roulée 8 présentant les créneaux du connecteur 1.
  • On voit également sur les figures 1 et 5 que les extrémités des languettes 12, 13 présentent une partie repliée vers l'extérieur 12a, 13a de façon à faciliter la fixation de la partie 8 présentant les créneaux du connecteur 1, par emboîtement de celle-ci entre les deux languettes 12, 13, dans le sens de la flèche F₁ représentée sur la figure 1.
  • Cette forme est connue sous le nom de "lyre".
  • Par ailleurs, la partie 11a de la lame 11 adjacente aux deux languettes 12, 13 présente une courbure dont la convexité est dirigée à l'opposé des languettes 12, 13 et qui suit sensiblement la courbure de ces languettes 12, 13. Ainsi, lorsque la partie 8 du connecteur 1 est encliquetée entre les languettes 12, 13, le profil de celles-ci ainsi que la partie 11a de la lame située entre ces dernières épouse parfaitement le contour cylindrique de la partie 8 du connecteur.
  • Sur la figure 6, le connecteur 1 est fixé à l'une des extrémités 2a d'un élément chauffant 2 comprenant un tube 14 en matière électriquement isolante telle que de la stéatite, autour duquel est enroulé hélicoïdalement un fil résistif chauffant 15.
  • On voit sur cette figure, que la partie formant languette 9 roulée autour de l'axe X-X′ est emboîtée sur l'extrémité 2a du tube 14 et que le fil résistif 15 est enroulé autour de la partie 9 formant languette selon des spires 15a plus serrées que sur le reste du tube 14. Cette extrémité à spires resserrées 15a du fil résistif 15 est fixée sur la partie 9 par soudage.
  • Par ailleurs, un capuchon 16 en matière isolante est fixé autour de la partie 9 formant languette et de la partie à spires resserrées 15a du fil résistif et en partie autour de la partie 8 présentant des créneaux.
  • Les principaux avantages techniques du connecteur électrique que l'on vient de décrire sont les suivants :
  • Tout d'abord, les créneaux 3, 4, 5, 6, 7 de la partie roulée 8 du connecteur définissent entre eux des ouvertures par lesquelles l'air peut circuler. Cette circulation d'air assure un refroidissement de l'ensemble du connecteur 1, de sorte que celui-ci ne risque pas de s'échauffer excessivement du fait de son contact direct avec le fil chauffant 15.
  • Par ailleurs, grâce à ce refroidissement les dilatations et contractions thermiques subies par le connecteur 1 à la suite d'une multitude de cycles d'échauffement et de refroidissement ne risquent pas d'affecter les propriétés mécaniques du connecteur de sorte qu une parfaite liaison mécanique et une excellente liaison électrique entre le connecteur 1 et le fil chauffant 15 sont maintenues pendant une très longue durée de service.
  • D'autre part, la fabrication du connecteur 1 est extrêmement simple puisqu'elle est réalisée par simple découpage et roulage d'une feuille métallique qui sont aisément automatisables.
  • En outre, le montage du connecteur 1 sur l'élément chauffant 2 est également simple et automatisable, puisqu'il consiste simplement en un emboîtement suivant l'axe X-X′.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (8)

  1. Système de connexion électrique pour élément chauffant électrique (2), le système comprenant un connecteur électrique (1) comportant des moyens pour le fixer à une extrémité (2a) dudit élément chauffant (2) et pour le connecter à un conducteur d'alimentation électrique (11), ce connecteur étant constitué d'une feuille de métal découpée présentant des créneaux (3, 4, 5, 6, 7), cette feuille étant roulée autour d'un axe (X-X′) correspondant à celui de l'élément chauffant (2), la partie (8) de la feuille présentant les créneaux (3, 4, 5, 6, 7) étant prolongée par une partie en forme de languette (9) roulée autour de l'axe (X-X′) précité, caractérisé en ce que la partie en forme de languette (9) du connecteur électrique (1) est emboîtée sur l'une (2a) des extrémités d'un tube (14) dudit élément chauffant (2) et en ce que le conducteur d'alimentation électrique (11) est constitué par une lame métallique découpée (11) présentant deux languettes (12, 13) découpées, repliées et recourbées l'une vers l'autre de façon à définir entre elles une forme en U dont le fond a une surface sensiblement cylindrique (14a) adaptée à celle définie par la partie (8) présentant les créneaux (3, 4, 5, 6, 7) afin que cette dernière puisse être directement connectée par emboîtement au conducteur d'alimentation (11).
  2. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les créneaux (3, 4, 5, 6, 7) et la partie en forme de languette (9) s'étendent, avant roulage de la feuille, perpendiculairement à l'axe (X-X′) autour duquel la feuille découpée est ensuite roulée.
  3. Système conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie en forme de languette (9) est reliée à la partie présentant des créneaux par une patte (10) dont la largeur mesurée dans la direction de la longueur de la partie en forme de languette (9) est inférieure à la hauteur des créneaux.
  4. Système conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les dimensions de la feuille découpée sont telles que lorsqu'elle est roulée autour dudit axe (X-X′), les extrémités opposées de la partie en forme de languette (9) et les sommets opposés des créneaux (3, 4, 5, 6, 7) sont presque en contact.
  5. Système conforme à l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les extrémités des languettes (12, 13) de la lame (11) présentent une partie repliée (12a, 13a) vers l'extérieur de façon à faciliter la fixation de la partie (8) présentant les créneaux du connecteur, par emboîtement de celle-ci entre les deux languettes (12, 13).
  6. Système conforme à l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la partie (11a) de la lame adjacente aux deux languettes (12, 13) présente une courbure dont la convexité est dirigée à l'opposé des languettes (12, 13) et qui suit sensiblement la courbure de ces dernières.
  7. Système conforme à l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la matière dudit tube (14) est électriquement isolante, en ce qu'un fil résistif chauffant (15) est enroulé hélicoïdalement autour dudit tube (14) et en ce que l'une (15a) des extrémités du fil résistif (15) est enroulée autour de ladite partie du connecteur en forme de languette (9) et est fixée sur celle-ci par soudage.
  8. Système conforme à la revendication 7, caractérisé en ce qu'un capuchon (16) en matière isolante est fixé autour de ladite partie du connecteur en forme de languette, autour de ladite extrémité (15a) du fil résistif (15) et en partie autour de la partie (8) présentant les créneaux (3, 4, 5, 6, 7).
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