EP1924126A1 - Procédé de fabrication d'éléments chauffants, éléments isolants et résistances correspondants - Google Patents

Procédé de fabrication d'éléments chauffants, éléments isolants et résistances correspondants Download PDF

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EP1924126A1
EP1924126A1 EP07291154A EP07291154A EP1924126A1 EP 1924126 A1 EP1924126 A1 EP 1924126A1 EP 07291154 A EP07291154 A EP 07291154A EP 07291154 A EP07291154 A EP 07291154A EP 1924126 A1 EP1924126 A1 EP 1924126A1
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EP
European Patent Office
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wire
insulating element
locking
forming
wound
Prior art date
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Withdrawn
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EP07291154A
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German (de)
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Inventor
Pierre Pénisson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atlantic Industrie SAS
Atlantic Industries Inc
Original Assignee
Atlantic Industrie SAS
Atlantic Industries Inc
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Publication date
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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
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/46—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor mounted on insulating base

Definitions

  • the invention relates to a method of manufacturing heating elements by mounting metal wires wound or twisted on a set of insulating elements.
  • the invention also relates to an insulating element forming a connection head intended for the implementation of a manufacturing method according to the invention.
  • the invention finally relates to a resistor comprising a wound or twisted conductive wire for the implementation of a manufacturing method according to the invention.
  • the document FR 2,873,534 discloses a heating element manufactured by assembling insulating elements generally made of ceramic material, generally soapstone. Each insulating element has a central recess providing lightening of the insulating element and comprises at each end means for indexing in rotation of the insulating element with respect to a subsequent insulating element, so as to achieve an angular offset between insulating elements. successive.
  • a conductive wire passes from an insulating element to an adjacent insulating element undergoing a bend forming a staircase conformation and ensuring the locking in translation of the conductive wire.
  • a first object of the invention is to improve the known state of the art of the document FR 2,873,534 , providing a new manufacturing process for ergonomic and safe assembly.
  • a second object of the invention is to provide a new insulating element forming a connection head for mounting the resistor without the use of a specific tool.
  • a third object of the invention is to provide a heating resistor consisting essentially of wound or twisted conductive wire capable of being mounted safely and ergonomically to manufacture a heating element according to the invention.
  • the subject of the invention is a method for manufacturing heating elements by mounting wire wound or twisted on a set of insulating elements, each insulating element having indexing means for performing angular indexing between successive insulating elements and for ensuring a step-like bending or a locking in translation of the wire, characterized by a wire end locking step wound or twisted on conformations of an insulating element forming a connecting head.
  • the element also relates to an insulating element forming a connecting head for the manufacture of heating elements, of the type comprising indexing means for effecting angular indexing of the successive insulating element and to ensure a step-by-step bending of the wire metallic, characterized by end-locking conformations of wire wound or twisted, so as to lock the ends of wire wound or twisted during the manufacture of a heating element by carrying out a method according to the invention.
  • the subject of the invention is a heating resistor consisting essentially of wound or twisted metal wire, each end being secured to a connector simultaneously providing the functions of electrical connections and of locking on the insulating element forming a connection head, during the implementation of a method according to the invention.
  • the wire ends are wound and welded to cylindrical rods each carrying a connector adapted to lock on a conformation of the locking head insulating element.
  • a resistor according to the invention consisting essentially of wound or twisted wire has two ends 1a, 1b.
  • Each end 1a, 1b of wire is wound and secured to a cylindrical rod 2a, 2b.
  • Each end 1a, 1b of wire is secured through its rod 2a, 2b to a connector 3a, 3b, for example a male lug welded to the rod 2a, 2b.
  • the end 1a or 1b is connected by an open turn 4 to a first tight winding or coil 5 wire.
  • Each coil 5 is connected by an open coil 6 to a second tight winding or coil 7 wire.
  • the tubes 7 are interconnected by a set 8 of several open turns, for example 4 open turns.
  • the resistor according to the invention thus produced can be tensioned at the ends 1a, 1b to cause its elongation and ensure the locking of the lugs 3a, 3b in suitable conformations of an insulating element forming a connection head described with reference to FIG. 2.
  • an insulating element forming a connection head according to the invention is able to be associated with insulators described in the document FR 2,873,534 .
  • connection head 10 comprises a peripheral collar 11 intended to cooperate with a flange or equivalent means of peripheral support, to ensure the vertical positioning of the steatite resistance inside its enamelled sheath.
  • the flange 11 is interrupted by longitudinal housings 12 open radially outwardly.
  • connection head 10 comprises indexing means 13 constituted in the form of a positioning female conformation intended to receive a male positioning pin of an adjacent insulating element.
  • a recess 14 is provided in the central part of the head 10 of the connection.
  • the central recess 14 is a blind recess closed in the lower part of the side of the flange 11, so as to avoid the formation of a column of hot air in service condition.
  • Shaped conformations 15 to retain lugs 3a are provided on the side of the flange 11 in the vicinity of the longitudinal housing 12.
  • a method of manufacturing the heating element according to the invention comprises a first step 101 for aligning insulating elements of the type described in the document FR 2,873,534 with an insulating element forming a connection head according to the invention.
  • the alignment of the insulating elements is carried out in such a way that the housings of the coiled or twisted conductive wire twists are aligned, and so that the relative indexing means of the insulating elements are slightly offset from their engagement position and cooperation.
  • step 102 threading resistors according to the invention through the longitudinal housing opening radially outwardly. This threading is performed so that the non-contiguous turns 4, 6, 8 are at the intervals between insulating elements corresponding to the bends.
  • the threading is performed alternately, so that the connectors 3a, 3b open on the side of the flange 11 of the insulating element connecting head according to the invention.
  • Threading is also carried out so that the set of several open turns 8 corresponds to a hairpin passage through the insulating element connecting head according to the invention.
  • step 103 a slight rotation is carried out successively on the insulating elements according to the invention, so that the open turns 4 and 6 correspond to an angular offset and a bending of the wire between successive insulating elements.
  • This relative indexing of the insulating elements is effected by simple rotation of a predetermined angle, for example an angle of the order of 6 ° angle, in the case of insulating elements comprising twelve longitudinal housings 12.
  • step 103 of relative indexing of the insulating elements After the step 103 of relative indexing of the insulating elements, one proceeds to the step 104 of traction on the ends 1a, 1b of the twisted or wound wire.
  • This tensioning has the effect of lengthening the first loop 4 to a position in which the connector 3a or 3b protrudes from the top of the insulating element connecting head according to the invention.
  • a slight rotation is carried out according to the step 105 of the method according to the invention, in order to place the connectors 3a, 3b in correspondence with a closest snap-fitting conformation 15, so as to engage the connector 3a or 3b in the corresponding housing 15.
  • the heating element according to the invention remains only to fix it by applying the flange 11 by means of a not shown flange on a water heater closure cover.
  • fastening means constituted by the flange 11 may be replaced by any technical equivalent without departing from the scope of the present invention.

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  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

Dans un procédé de fabrication d'éléments chauffants par montage de fil métallique enroulé ou torsadé sur un ensemble d'éléments isolants, on utilise plusieurs éléments isolants indexés entre eux pour réaliser un coudage en escalier ou un blocage en translation du fil métallique torsadé ou enroulé. L'étape terminale du procédé consiste en un verrouillage d'extrémités (1a, 1b) de fil métallique enroulé ou torsadé sur des conformations d'un élément isolant formant tête de raccordement.

Description

  • L'invention est relative à un procédé de fabrication d'éléments chauffants en montage de fils métalliques enroulés ou torsadés sur un ensemble d'éléments isolants.
  • L'invention est également relative à un élément isolant formant tête de raccordement destinée à la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication selon l'invention.
  • L'invention est enfin relative à une résistance comportant un fil métallique conducteur enroulé ou torsadé destiné à la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication selon l'invention.
  • Le document FR 2 873 534 décrit un élément chauffant fabriqué par assemblage d'éléments isolants généralement réalisés en matériau céramique, généralement en stéatite. Chaque élément isolant présente un évidement central fournissant un allègement de l'élément isolant et comporte à chaque extrémité des moyens d'indexation en rotation de l'élément isolant par rapport à un élément isolant suivant, de manière à réaliser un décalage angulaire entre éléments isolants successifs.
  • Un fil conducteur passe d'un élément isolant à un élément isolant adjacent en subissant un coudage formant une conformation en escalier et assurant le blocage en translation du fil conducteur. L'allègement des éléments chauffants du document FR 2 873 534 et leur décalage angulaire combinés avec le coudage en escalier du fil conducteur permet d'obtenir une bonne stabilité verticale de la résistance stéatite, même à haute température, et ceci en évitant d'utiliser une tige centrale de maintien
  • Un premier but de l'invention est de perfectionner l'état de la technique connue du document FR 2 873 534 , en fournissant un nouveau procédé de fabrication permettant un montage ergonomique et sûr.
  • Un deuxième but de l'invention est de fournir un nouvel élément isolant formant tête de raccordement permettant le montage de la résistance sans utilisation d'outil spécifique.
  • Un troisième but de l'invention est de fournir une résistance chauffante essentiellement constituée par du fil métallique conducteur enroulé ou torsadé apte à être montée de manière sûre et ergonomique pour fabriquer un élément chauffant selon l'invention.
  • L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'éléments chauffants par montage de fil métallique enroulé ou torsadé sur un ensemble d'éléments isolants, chaque élément isolant présentant des moyens d'indexation pour réaliser un indexage angulaire entre éléments isolants successifs et pour assurer un coudage en escalier ou un blocage en translation du fil métallique, caractérise par une étape de verrouillage d'extrémité de fil métallique enroulé ou torsadé sur des conformations d'un élément isolant formant tête de raccordement.
  • Suivant d'autres caractéristiques alternatives de l'invention :
    • les extrémités de fil métallique comportent ou sont solidarisées à des connecteurs assurant simultanément les fonctions de connexion électrique et de verrouillage sur l'élément isolant formant tête de raccordement.
    • les extrémités de fil métallique sont enroulées sur et solidarisées à des tiges cylindriques aptes à être insérées dans des logements longitudinaux de l'élément isolant formant tête de raccordement.
    • les extrémités de fil métallique sont enroulées et soudées à des tiges cylindriques portant chacune un connecteur apte à se verrouiller sur une conformation de l'élément isolant formant tête de verrouillage.
    • le fil métallique conducteur est mis en tension aux extrémités pour provoquer son allongement et assurer le verrouillage dans les conformations d'un élément isolant formant tête de raccordement lors du relâchement du fil métallique.
  • L'élément a également pour objet un élément isolant formant tête de raccordement pour la fabrication d'éléments chauffants, du type comportant des moyens d'indexation pour réaliser un indexage angulaire de l'élément isolant successif et pour assurer un coudage en escalier du fil métallique, caractérisé par des conformations de verrouillage d'extrémités de fil métallique enroulé ou torsadé, de manière à verrouiller les extrémités de fil métallique enroulé ou torsadé lors de la fabrication d'un élément chauffant par mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
  • Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention :
    • les conformations de verrouillage sont prévues au voisinage de logements longitudinaux de fil métallique conducteur.
    • l'élément isolant présente un évidement central borgne de manière à éviter la formation d'une colonne d'air chaud en partie centrale de l'élément chauffant.
  • L'invention a enfin pour objet une résistance chauffante essentiellement constituée de fil métallique enroulé ou torsadé, comportant des extrémités solidarisées chacune à un connecteur assurant simultanément les fonctions de connexions électrique et de verrouillage sur l'élément isolant formant tête de raccordement, lors de la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
  • Selon une autre caractéristique alternative de l'invention, les extrémités de fil métallique sont enroulées et soudées à des tiges cylindriques portant chacune un connecteur apte à se verrouiller sur une conformation de l'élément isolant formant tête de verrouillage.
  • L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • La figure 1 représente schématiquement une vue en position étirée d'une résistance selon l'invention.
    • La figure 2 représente schématiquement une vue en perspective d'un élément isolant selon l'invention formant tête de raccordement.
    • La figure 3 représente schématiquement un organigramme illustrant la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
  • En référence à la figure 1, une résistance selon l'invention essentiellement constituée de fil métallique enroulé ou torsadé présente deux extrémités 1a, 1b.
  • Chaque extrémité 1a, 1b de fil métallique est enroulée et solidarisée à une tige cylindrique 2a, 2b.
  • Chaque extrémité 1a, 1b de fil métallique est solidarisée par l'intermédiaire de sa tige 2a, 2b à un connecteur 3a, 3b, par exemple une cosse mâle soudée sur la tige 2a, 2b.
  • L'extrémité 1a ou 1b est reliée par une spire ouverte 4 à un premier enroulement serré ou boudin 5 de fil métallique.
  • Chaque boudin 5 est relié par une spire ouverte 6 à un deuxième enroulement serré ou boudin 7 de fil métallique. Les boudins 7 sont reliés entre eux par un ensemble 8 de plusieurs spires ouvertes, par exemple 4 spires ouvertes.
  • La résistance selon l'invention ainsi réalisée peut être mise en tension aux extrémités 1a, 1b pour provoquer son allongement et assurer le verrouillage des cosses 3a, 3b dans des conformations adaptées d'un élément isolant formant tête de raccordement décrit en référence à la figure 2.
  • En référence à la figure 2, un élément isolant formant tête de raccordement selon l'invention est apte à être associé à des isolants décrits dans le document FR 2 873 534 .
  • La tête de raccordement 10 comporte une collerette 11 périphérique destinée à coopérer avec une bride ou moyen équivalent de maintien périphérique, pour assurer le positionnement vertical de la résistance stéatite à l'intérieur de son fourreau émaillé.
  • La collerette 11 est interrompue par des logements longitudinaux 12 ouverts radialement extérieurement.
  • En partie basse, la tête de raccordement 10 selon l'invention comporte des moyens d'indexation 13 constitués sous forme de conformation femelle de positionnement destinée à recevoir un ergot mâle de positionnement d'un élément isolant adjacent.
  • Un évidement 14 est prévu en partie centrale de la tête 10 du raccordement. L'évidement central 14 est un évidement borgne obturé en partie inférieure du côté de la collerette 11, de manière à éviter la formation d'une colonne d'air chaud en condition de service.
  • Des conformations 15 adaptées pour retenir des cosses 3a sont prévues du côté de la collerette 11 au voisinage des logements longitudinaux 12.
  • En référence à la figure 3, un procédé de fabrication de l'élément chauffant selon l'invention comporte une première étape 101 d'alignement d'éléments isolants du genre décrit dans le document FR 2 873 534 avec un élément isolant formant tête de raccordement selon l'invention.
  • L'alignement des éléments isolants est effectué de manière que les logements des torsades de fil métallique conducteur enroulé ou torsadé se trouvent alignés, et pour que les moyens d'indexations relatifs des éléments isolants soient légèrement décalés de leur position d'engagement et de coopération.
  • Après l'étape 101 d'alignement, on effectue à l'étape 102 l'enfilage des résistances selon l'invention à travers les logements longitudinaux débouchant radialement extérieurement. Cet enfilage s'effectue de manière que les spires non jointives 4, 6, 8 se trouvent aux intervalles entre éléments isolants correspondant aux coudages.
  • L'enfilage s'effectue de manière alternative, de manière que les connecteurs 3a, 3b débouchent du côté de la collerette 11 de l'élément isolant formant tête de raccordement selon l'invention.
  • L'enfilage s'effectue également de manière que l'ensemble de plusieurs spires ouvertes 8 corresponde à un passage en épingle à cheveu à travers l'élément isolant formant tête de raccordement selon l'invention.
  • A l'étape 103, on effectue successivement une légère rotation sur les éléments isolants selon l'invention, de manière que les spires ouvertes 4 et 6 correspondent à un décalage angulaire et à un coudage du fil entre des éléments isolants successifs.
  • Cette indexation relative des éléments isolants s'effectue par simple rotation d'un angle prédéterminé, par exemple d'un angle de l'ordre de 6° d'angle, dans le cas d'éléments isolants comportant douze logements longitudinaux 12.
  • Après l'étape 103 d'indexation relative des éléments isolants, on passe à l'étape 104 de traction sur les extrémités 1a, 1b du fil torsadé ou enroulé.
  • A cet effet, il suffit simplement de mettre en tension le fil torsadé ou enroulé par traction des connecteurs 3a, 3b auxquels le fil torsadé ou enroulé est solidarisé par l'intermédiaire des tiges 2a, 2b.
  • Cette mise en traction a pour effet d'allonger la première boucle 4 jusqu'à une position dans laquelle le connecteur 3a ou 3b dépasse du haut de l'élément isolant formant tête de raccordement selon l'invention.
  • Après avoir effectué cette traction sur les connecteurs 3a, 3b, on effectue selon l'étape 105 du procédé selon l'invention, une légère rotation, pour placer les connecteurs 3a, 3b en correspondance avec une conformation d'encliquetage 15 la plus proche, de manière à engager le connecteur 3a ou 3b dans le logement 15 correspondant.
  • Après avoir effectué l'engagement des connecteurs de l'ensemble des résistances de l'élément chauffant, on relâche la traction du fil torsadé ou enroulé de manière que ce relâchement verrouille chaque connecteur 3a ou 3b dans son logement 15, en appliquant constamment le connecteur 3a ou 3b dans son logement, quelle que soit la température de fonctionnement l'élément chauffant ainsi constitué.
  • Ainsi, grâce à l'invention la fabrication des éléments chauffants couramment appelés « résistances stéatites » s'effectue de manière sûre et ergonomique, sans risque de gauchissement ou de déboîtement des éléments isolants.
  • Après avoir ainsi fabriqué l'élément chauffant selon l'invention, il ne reste plus qu'à le fixer en appliquant la collerette 11 par l'intermédiaire d'une bride non représentée sur un couvercle de fermeture de chauffe-eau.
  • L'invention décrite en référence à un mode de réalisation particulier n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention.
  • Ainsi, le moyen de fixation constitué par la collerette 11 peut être remplacé par tout équivalent technique sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims (10)

  1. Procédé de fabrication d'éléments chauffants par montage de fil métallique enroulé ou torsadé sur un ensemble d'éléments isolants, chaque élément isolant présentant des moyens d'indexation pour réaliser un indexage angulaire entre éléments isolants successifs et pour assurer un coudage en escalier ou un blocage en translation du fil métallique, caractérisé par une étape de verrouillage d'extrémités (1a, 1b) de fil métallique enroulé ou torsadé sur des conformations (15) d'un élément isolant (10) formant tête de raccordement.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les extrémités (1a, 1b) de fil métallique comportent ou sont solidarisées à des connecteurs (3a, 3b) assurant simultanément les fonctions de connexion électrique et de verrouillage sur l'élément isolant (10) formant tête de raccordement.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel les extrémités (1a, 1b) de fil métallique sont enroulées sur et solidarisées à des tiges cylindriques (2a, 2b) aptes à être insérées dans des logements longitudinaux de l'élément isolant (10) formant tête de raccordement.
  4. Procédé selon la revendication 2 et la revendication 3, dans lequel les extrémités (1a, 1b) de fil métallique sont enroulées et soudées à des tiges cylindriques (2a, 2b) portant chacune un connecteur apte à se verrouiller sur une conformation de l'élément isolant (10) formant tête de verrouillage.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le fil métallique conducteur est mis en tension aux extrémités (1a, 1b) pour provoquer son allongement et assurer le verrouillage dans les conformations d'un élément isolant (10) formant tête de raccordement lors du relâchement du fil métallique.
  6. Elément isolant (10) formant tête de raccordement pour la fabrication d'éléments chauffants, du type comportant des moyens (13) d'indexation pour réaliser un indexage angulaire de l'élément isolant successif et pour assurer un coudage en escalier du fil métallique, caractérisé par des conformations (15) de verrouillage d'extrémités (1a, 1b) de fil métallique enroulé ou torsadé, de manière à verrouiller les extrémités (1a, 1b) de fil métallique enroulé ou torsadé lors de la fabrication d'un élément chauffant par mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
  7. Elément isolant (10) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les conformations (15) de verrouillage sont prévues au voisinage de logements (12) longitudinaux de fil métallique conducteur.
  8. Elément isolant (10) selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé par le fait que l'élément isolant (10) présente un évidement central (14) borgne, de manière à éviter la formation d'une colonne d'air chaud en partie centrale de l'élément chauffant.
  9. Résistance essentiellement constituée de fil métallique enroulé ou torsadé, comportant des extrémités (1a, 1b) solidarisées chacune à un connecteur (3a, 3b) assurant simultanément les fonctions de connexion électrique et de verrouillage sur l'élément isolant (10) formant tête de raccordement, lors de la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
  10. Résistance selon la revendication 9, dans laquelle les extrémités (1a, 1b) de fil métallique sont enroulées et soudées à des tiges cylindriques (2a, 2b) portant chacune un connecteur (3a, 3b) apte à se verrouiller sur une conformation de l'élément isolant (10) formant tête de verrouillage.
EP07291154A 2006-11-17 2007-09-26 Procédé de fabrication d'éléments chauffants, éléments isolants et résistances correspondants Withdrawn EP1924126A1 (fr)

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WO2011157543A1 (fr) * 2010-06-15 2011-12-22 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Procédé et dispositif de fabrication d'une spirale chauffante, ainsi qu'une spirale chauffante

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