EP1156704A1 - Dispositif formant thermoplongeur pouvant être utilisé notammant dans un radiateur de chauffage à circulation d'eau - Google Patents

Dispositif formant thermoplongeur pouvant être utilisé notammant dans un radiateur de chauffage à circulation d'eau Download PDF

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EP1156704A1 EP01401278A EP01401278A EP1156704A1 EP 1156704 A1 EP1156704 A1 EP 1156704A1 EP 01401278 A EP01401278 A EP 01401278A EP 01401278 A EP01401278 A EP 01401278A EP 1156704 A1 EP1156704 A1 EP 1156704A1
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heating
thermal circuit
radiator
transfer liquid
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    • H05B3/78—Heating arrangements specially adapted for immersion heating
    • H05B3/82—Fixedly-mounted immersion heaters

Definitions

  • the present invention relates to a device forming immersion heater which can be used in particular in a water circulation heating radiator.
  • This device is generally placed vertically in a collecting tube of a space heating radiator water circulation, such as for example a radiator towel dryer, so heat the water in this radiator.
  • a space heating radiator water circulation such as for example a radiator towel dryer
  • the object of the present invention is to eliminate the above drawback by proposing a device forming immersion heater self-maintained at a temperature determined below a superheat temperature in if there is no water in the radiator.
  • the device forming immersion heater of the type comprising a collector in the form of a tube tightly closed to both ends and containing a heat transfer liquid to be heated and, housed in the collector while immersed in the liquid coolant, a waterproof cartridge heating to internal heating electrical resistance embedded in the cartridge by being electrically isolated from this last, is characterized in that it includes a circuit breaker thermal housed in the collector so waterproof by being electrically isolated from the liquid coolant and connected in series with the resistor electric heater occupying a position normally closed power supply of this resistance, the thermal circuit breaker being able open when the heat transfer fluid is abnormally heated to a temperature equal to or greater than one predetermined threshold value.
  • the immersion heater device further includes an electrical resistor connected in parallel to the thermal cut-out and allowing the passage of an electric current in the resistance electric heater when the thermal cut-out is open and of a value ensuring the heating of the heat transfer liquid at a holding temperature of thermal circuit breaker in open position.
  • the temperature keeping the circuit breaker at open position is below the threshold temperature predetermined.
  • thermal cut-out is brought to again in closed position by disconnecting the resistance electric heater from its power source to the coolant has cooled down.
  • the thermal circuit breaker is consisting of a bimetallic strip.
  • the thermal circuit breaker and the electrical resistance in parallel are housed in a waterproof housing integral with the cartridge.
  • the device further comprises a fuse connected in series with the heating resistor and housed in the thermal cut-out and resistance box parallel electric.
  • the invention also relates to a radiator for water circulation heating, such as for example a towel radiator, and which is characterized in that that it is equipped with an immersion heater device such as previously defined.
  • the immersion heater device will be described in the application to a heating radiator at water circulation, such as for example a radiator towel dryer, in which it is integrated for heat the circulating water, but it is understood that it can be used for other different applications requiring the heating of a liquid or a fluid.
  • the device forming immersion heater includes a tube-shaped manifold 1 cylindrical metal closed tightly to both ends and containing a heat transfer liquid to be heated 2, which can be electrically insulating and constituted by mineral oil, preferably of the parafinic type to high viscosity index.
  • mineral oil is that of the company SHELL marketed under the name "SHELLFLEX" type 110 FC.
  • the device further comprises, housed in the collector 1 by bathing in the heat transfer liquid 2, a heating cartridge 3 for heating the heat transfer liquid 2 to bring water from the radiator to a certain temperature.
  • the heating cartridge 3 is consisting of a metallic cylindrical tube 4 in which has an internal electrical resistance heater 5 embedded in magnesia M compacted in the tube 4 in order to electrically isolate the resistor 5 from the tube 4.
  • Resistor 5 can consist of a wire conductor wound in a spiral with contiguous or non-contiguous turns having substantially the shape of an elongated U so that these two free ends leaving the tube 4 are connected respectively to two external conductive wires supply 6.
  • the heating cartridge 3 is fixed in the collector 1 substantially coaxially with the latter in having one of its floating free ends and its opposite end secured to a support sleeve 7 made of an electrically insulating material fixed to through one 1a of the end walls of the manifold 1.
  • the support sleeve 7 comprises a cylindrical part externally threaded 7a to engage in a hole corresponding thread 1b passing through the end wall 1a of the manifold 1 and a flange portion 7b coming to bear on the external face of the wall end when the support sleeve 7 is blocked by screwing into the wall.
  • This sleeve includes besides a cylindrical end 7c in which is secured, by welding or gluing, the end corresponding to the heating cartridge 3.
  • the wires power supply 6 connected to both ends of the heating resistance 5 pass through an internal bore of the support sleeve 7 for projecting outside the collector 1.
  • the device forming immersion heater further includes a circuit breaker or thermal switch 8 sealed in the collector 1 by being connected in series with the resistor electric heater 5.
  • the circuit breaker 8 is preferably consisting of a bimetal diagram schematically in the figures 2 and 3, occupying a normally closed position electric power supply to the resistor heating 5 and can open when the liquid coolant 2 is brought to an abnormal temperature of overheating greater than or equal to a threshold value predetermined.
  • An electrical resistance 9 is connected in parallel to the thermal circuit breaker 8 and allows the passage of a electric current in the heating resistor 5 when the thermal circuit breaker 8 is open.
  • the resistance 9 has an ohmic value ensuring the passage a current allowing the heating of the liquid coolant 2 at a circuit breaker holding temperature thermal 8 in the open position, this holding temperature being below the temperature of predetermined threshold.
  • the circuit breaker 8 and the resistor 9 can be housed in a waterproof case 10 embedded in the liquid coolant 2 and integral with the tube 4 of the cartridge 3 in coaxially extending it.
  • Box 10 can be fixed for example by welding to tube 4 of the cartridge 3 with the presence of a transverse wall of separation 11 between housing 10 and tube 4, the wall 11 being provided with two holes for passage of the heating resistor 3 for its connection with the circuit breaker 8 and the parallel resistance 9.
  • a fuse 12 is connected in series with the resistor 5 of circuit breaker 8 and, as is known in the area of water circulation radiators, thermostat 13 is also connected in series with the fuse 12. This and thermostat 13 can be accommodated in the housing 10.
  • the circuit breaker 8 and the parallel resistor 9 can be encapsulated in a small housing 14 housed in the housing 10.
  • the thermal circuit breaker 8 occupies its closed position shown in Figure 2 and the radiator normally heats the ambient environment with adjustment of the heating temperature using the thermostat 13.
  • the normal temperature of heater of the immersion heater can be attached to about 80 ° C for a nominal electrical power of the electrical resistance 5 of approximately 900 Watts.
  • the circuit breaker thermal 8 will open from a temperature of predetermined threshold of the immersion heater, for example at from 150 ° C, as shown in Figure 3, and the resistor 9 then lets a current flow, for example of a few milliamps, which corresponds to a value of determined temperature below the temperature of threshold above reached, to maintain in position the circuit breaker 8.
  • the value ohmic resistance 9 can be set so that the thermal cut-out is kept in position opening at a temperature of the order of 100 to 110 ° C preventing the closing of this thermal circuit breaker.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif formant thermoplongeur pouvant être utilisé notamment dans un radiateur de chauffage à circulation d'eau.
Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un coupe-circuit thermique (8) logé dans le collecteur (1) de façon étanche en étant électriquement isolé du liquide caloporteur (2) et relié en série avec la résistance électrique chauffante (5), en occupant une position normalement fermée d'alimentation de la résistance (5) et pouvant s'ouvrir lorsque le liquide caloporteur (2) est anormalement chauffé à une température égale ou supérieure à une valeur de seuil prédéterminée.
L'invention trouve application pour des radiateurs à circulation d'eau, tels que des radiateurs sèche-serviettes.

Description

La présente invention concerne un dispositif formant thermoplongeur pouvant être utilisé notamment dans un radiateur de chauffage à circulation d'eau.
La demande de brevet français publiée sous le No. 2 777 410 au nom de la demanderesse décrit un tel dispositif comprenant un collecteur en forme de tube fermé de façon étanche à ses deux extrémités et contenant un liquide caloporteur à chauffer et, logée dans le collecteur en baignant dans le liquide caloporteur, une cartouche étanche chauffante à résistance électrique interne chauffante noyée dans la cartouche en étant électriquement isolée de cette dernière.
Ce dispositif est placé généralement verticalement dans un tube collecteur d'un radiateur de chauffage à circulation d'eau, tel que par exemple un radiateur sèche-serviettes, pour ainsi chauffer l'eau dans ce radiateur.
Il arrive parfois, pour des raisons particulières, que l'eau ne circule plus au travers d'un radiateur, par exemple à cause d'une défectuosité de la pompe d'alimentation en eau.
L'absence d'eau dans le radiateur provoque une surchauffe du dispositif formant thermoplongeur pouvant aller jusqu'à sa destruction.
La présente invention a pour but d'éliminer l'inconvénient ci-dessus en proposant un dispositif formant thermoplongeur automaintenu à une température déterminée inférieure à une température de surchauffe en cas d'absence d'eau dans le radiateur.
A cet effet, selon l'invention, le dispositif formant thermoplongeur, du type comprenant un collecteur en forme de tube fermé de façon étanche à ses deux extrémités et contenant un liquide caloporteur à chauffer et, logée dans le collecteur en baignant dans le liquide caloporteur, une cartouche étanche chauffante à résistance électrique interne chauffante noyée dans la cartouche en étant électriquement isolée de cette dernière, est caractérisé en ce qu'il comprend un coupe-circuit thermique logé dans le collecteur de façon étanche en étant électriquement isolé du liquide caloporteur et relié en série avec la résistance électrique chauffante en occupant une position normalement fermée d'alimentation en courant électrique de cette résistance, le coupe-circuit thermique pouvant s'ouvrir lorsque le liquide caloporteur est anormalement chauffé à une température égale ou supérieure à une valeur de seuil prédéterminée.
De préférence, le dispositif formant thermoplongeur comprend en outre une résistance électrique reliée en parallèle au coupe-circuit thermique et permettant le passage d'un courant électrique dans la résistance électrique chauffante lorsque le coupe-circuit thermique est ouvert et d'une valeur assurant le chauffage du liquide caloporteur à une température de maintien du coupe-circuit thermique en position ouverte.
La température de maintien du coupe-circuit à sa position ouverte est inférieure à la température de seuil prédéterminée.
En outre, le coupe-circuit thermique est amené à nouveau en position fermée en débranchant la résistance électrique chauffante de sa source d'alimentation jusqu'à ce que le liquide caloporteur se soit refroidi.
De préférence, le coupe-circuit thermique est constitué par un bilame.
Avantageusement, le coupe-circuit thermique et la résistance électrique en parallèle sont logés dans un boítier étanche solidaire de la cartouche.
Le dispositif comprend en outre un fusible relié en série avec la résistance chauffante et logé dans le boítier du coupe-circuit thermique et de la résistance électrique parallèle.
L'invention vise également un radiateur de chauffage à circulation d'eau, tel que par exemple un radiateur sèche-serviettes, et qui est caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif thermoplongeur tel que défini précédemment.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaítront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif formant thermoplongeur de l'invention ;
  • la figure 2 représente le schéma électrique du dispositif formant thermoplongeur à coupe-circuit thermique conforme à l'invention en position normalement fermée ; et
  • la figure 3 est une vue du schéma électrique de la figure 2 où le coupe-circuit thermique est maintenu en position d'ouverture suite à une surchauffe du dispositif formant thermoplongeur.
Le dispositif formant thermoplongeur va être décrit dans l'application à un radiateur de chauffage à circulation d'eau, tel que par exemple un radiateur sèche-serviettes, dans lequel il est intégré pour chauffer l'eau circulant, mais il est bien entendu qu'il peut être utilisé pour d'autres applications différentes nécessitant le chauffage d'un liquide ou d'un fluide.
En se reportant aux figures, le dispositif formant thermoplongeur comprend un collecteur 1 en forme de tube cylindrique métallique fermé de façon étanche à ses deux extrémités et contenant un liquide caloporteur à chauffer 2, qui peut être électriquement isolant et constitué par de l'huile minérale, de préférence du type parafinique à haut indice de viscosité. A titre d'exemple, l'huile minérale est celle de la société SHELL commercialisée sous la dénomination "SHELLFLEX" type 110 FC.
Le dispositif comprend en outre, logée dans le collecteur 1 en baignant dans le liquide caloporteur 2, une cartouche chauffante 3 permettant de chauffer le liquide caloporteur 2 pour porter l'eau du radiateur à une température déterminée. La cartouche chauffante 3 est constituée par un tube cylindrique métallique 4 dans lequel se trouve une résistance électrique interne chauffante 5 noyée dans de la magnésie M compactée dans le tube 4 afin d'isoler électriquement la résistance 5 du tube 4. La résistance 5 peut être constituée d'un fil conducteur enroulé en spirale à spires jointives ou non en ayant sensiblement la forme d'un U allongé de façon que ces deux extrémités libres sortant du tube 4 soient reliées respectivement à deux fils conducteurs externes d'alimentation 6.
La cartouche chauffante 3 est fixée dans le collecteur 1 sensiblement coaxialement à celui-ci en ayant l'une de ses extrémités libres flottante et son extrémité opposée solidaire d'un manchon de support 7 réalisé en un matériau électriquement isolant fixé à travers l'une 1a des parois d'extrémités du collecteur 1. Le manchon de support 7 comprend une partie cylindrique filetée extérieurement 7a pour s'engager dans un trou taraudé correspondant 1b traversant la paroi d'extrémité 1a du collecteur 1 et une partie formant collerette 7b venant en appui sur la face externe de la paroi d'extrémité la lorsque le manchon de support 7 est bloqué par vissage dans la paroi la. Ce manchon comprend en outre une extrémité cylindrique 7c dans laquelle est solidarisée, par soudage ou par collage, l'extrémité correspondante de la cartouche chauffante 3. Les fils d'alimentation 6 reliés aux deux extrémités de la résistance chauffante 5 traversent un perçage interne du manchon de support 7 pour faire saillie à l'extérieur du collecteur 1.
Le dispositif thermoplongeur décrit jusqu'à maintenant est conforme à celui décrit dans la demande de brevet français No. 2 777 410 mentionnée précédemment.
Selon l'invention, le dispositif formant thermoplongeur comprend en outre un coupe-circuit ou interrupteur thermique 8 logé de façon étanche dans le collecteur 1 en étant relié en série avec la résistance électrique chauffante 5. Le coupe-circuit 8 est de préférence constitué par un bilame schématisé aux figures 2 et 3, occupant une position normalement fermée d'alimentation en courant électrique de la résistance chauffante 5 et pouvant s'ouvrir lorsque le liquide caloporteur 2 est porté à une température anormale de surchauffe supérieure ou égale à une valeur de seuil prédéterminée.
Une résistance électrique 9 est reliée en parallèle au coupe-circuit thermique 8 et permet le passage d'un courant électrique dans la résistance chauffante 5 lorsque le coupe-circuit thermique 8 est ouvert. La résistance 9 a une valeur ohmique assurant le passage d'un courant permettant le chauffage du liquide caloporteur 2 à une température de maintien du coupe-circuit thermique 8 en position ouverte, cette température de maintien étant inférieure à la température de seuil prédéterminée.
Le coupe-circuit 8 et la résistance 9 peuvent être logés dans un boítier étanche 10 noyé dans le liquide caloporteur 2 et solidaire du tube 4 de la cartouche 3 en prolongeant coaxialement celui-ci. Le boítier 10 peut être fixé par exemple par soudage au tube 4 de la cartouche 3 avec la présence d'une paroi transversale de séparation 11 entre boítier 10 et tube 4, la paroi 11 étant pourvue de deux perçages de passage de la résistance chauffante 3 pour sa liaison avec le coupe-circuit 8 et la résistance parallèle 9.
Un fusible 12 est relié en série avec la résistance 5 de coupe-circuit 8 et, comme cela est connu dans le domaine des radiateurs à circulation d'eau, un thermostat 13 est également relié en série avec le fusible 12. Ce dernier et le thermostat 13 pouvant être logés dans le boítier 10.
Le coupe-circuit 8 et la résistance parallèle 9 peuvent être encapsulés dans un petit boítier 14 logé dans le boítier 10.
Le fonctionnement du dispositif formant thermoplongeur résulte déjà de la description qui en a été faite ci-dessus et va être maintenant expliqué.
En fonctionnement normal selon lequel le radiateur est rempli d'eau, le coupe-circuit thermique 8 occupe sa position de fermeture représentée en figure 2 et le radiateur chauffe normalement l'environnement ambiant avec réglage de la température de chauffe à l'aide du thermostat 13. Par exemple, la température normale de chauffe du dispositif thermoplongeur peut être fixée à environ 80°C pour une puissance électrique nominale de la résistance électrique 5 d'environ 900 Watts.
Lors d'un fonctionnement anormal résultant de l'absence d'eau dans le radiateur, le coupe-circuit thermique 8 va s'ouvrir à partir d'une température de seuil prédéterminée du thermoplongeur, par exemple à partir de 150°C, comme représenté en figure 3, et la résistance 9 laisse alors passer un courant, par exemple de quelques milliampères, qui correspond à une valeur de température déterminée inférieure à la température de seuil ci-dessus atteinte, pour maintenir en position d'ouverture le coupe-circuit 8. Par exemple, la valeur ohmique de la résistance 9 peut être établie de façon que le coupe-circuit thermique soit maintenu en position d'ouverture à une température de l'ordre de 100 à 110°C empêchant la fermeture de ce coupe-circuit thermique. Une fois ce fonctionnement anormal détecté par l'utilisateur, celui-ci déconnecte de sa source d'alimentation le dispositif thermoplongeur jusqu'à ce que le coupe-circuit 8 se referme au bout de quelques minutes après refroidissement du liquide caloporteur 2 pendant que l'utilisateur remet de l'eau dans le radiateur.

Claims (9)

  1. Dispositif formant thermoplongeur comprenant un collecteur (1) en forme de tube fermé de façon étanche à ses deux extrémités et contenant un liquide caloporteur à chauffer (2) et, logée dans le collecteur (1) en baignant dans le liquide caloporteur (2), une cartouche étanche chauffante (3) à résistance électrique interne chauffante (5) noyée dans la cartouche (3) en étant électriquement isolée de cette dernière, caractérisé en ce qu'il comprend un coupe-circuit thermique (8) logé dans le collecteur (1) de façon étanche en étant électriquement isolé du liquide caloporteur (2) et relié en série avec la résistance électrique chauffante (5) en occupant une position normalement fermée d'alimentation en courant électrique de la résistance électrique (5), le coupe-circuit thermique (8) pouvant s'ouvrir lorsque le liquide caloporteur (2) est anormalement chauffé à une température égale ou supérieure à une valeur de seuil prédéterminée.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une résistance électrique (9) reliée en parallèle au coupe-circuit thermique (8) et permettant le passage d'un courant électrique dans la résistance électrique chauffante (5) lorsque le coupe-circuit thermique (8) est ouvert et d'une valeur assurant le chauffage du liquide caloporteur à une température de maintien du coupe-circuit thermique (8) en position ouverte.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température de maintien du coupe-circuit thermique (8) en position ouverte est inférieure à la température de seuil prédéterminée.
  4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le coupe-circuit thermique (8) est amené à nouveau en position fermée en débranchant la résistance électrique chauffante (5) de sa source d'alimentation jusqu'à ce que le liquide caloporteur (2) se soit refroidi.
  5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coupe-circuit thermique (8) est constitué par un bilame.
  6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coupe-circuit thermique (8) et la résistance électrique en parallèle (9) sont logés dans un boítier étanche (10) solidaire de la cartouche (3).
  7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un fusible (12) relié en série avec la résistance chauffante (5) et logé dans le boítier (10) du coupe-circuit thermique (8) et de la résistance électrique parallèle (9).
  8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est disposé dans un radiateur de chauffage à circulation d'eau, tel que par exemple un radiateur sèche-serviettes.
  9. Radiateur de chauffage à circulation d'eau, tel que par exemple un radiateur sèche-serviettes, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif thermoplongeur tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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