FR2608884A1 - Device for heating by electrical resistance with double insulation - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de chauffage, du type comprenant une résistance électrique disposée de façon isolée dans une gaine métallique cylindrique destinée à être immobilisée à l'intérieur d'un conduit tubulaire formé dans une enceinte à chauffer. The present invention relates to a heating device, of the type comprising an electrical resistance disposed in isolation in a cylindrical metal sheath intended to be immobilized inside a tubular conduit formed in an enclosure to be heated.
On connait déjà de tels dispositifs dans lesquels la résistance électrique est immobilisée à l'intérieur de la gaine au moyen d'une poudre isolante hygroscopique, et est raccordée à une extrémité de la gaine deux fils de connexion placés eux-mêmes sous gaine isolante. We already know such devices in which the electrical resistance is immobilized inside the sheath by means of a hygroscopic insulating powder, and is connected to one end of the sheath two connecting wires placed themselves under insulating sheath.
Ces dispositifs de chauffage donnent satisfaction dans la mesure où l'on peut se contenter d'une simple isolation. Cette isolation est alors assurée par la poudre isolante disposée entre la résistance et la gaine métallique. These heating devices are satisfactory insofar as one can be satisfied with a simple insulation. This insulation is then provided by the insulating powder placed between the resistor and the metal sheath.
I1 se trouve cependant des cas des lesquels une double isolation est nécessaire, par exemple lorsque le dispositif de chauffage est destiné à être utilisé dans un conduit tubulaire du type "doigt de gant", monté sur la paroi d'une cuve contenant un liquide à chauffer. On est alors conduit à prévoir une deuxième isolation à l'extérieur de la gaine métallique, entre cette gaine et le conduit tubulaire où elle est immobilisée. En effet, dans le cas d'un défaut de l'isolant interne, la gaine se trouve portée au potentiel de la résistance électrique, et doit donc être isolée du conduit tubulaire. There are, however, cases in which double insulation is necessary, for example when the heating device is intended to be used in a tubular duct of the "thermowell" type, mounted on the wall of a tank containing a liquid heat. We are then led to provide a second insulation outside the metal sheath, between this sheath and the tubular conduit where it is immobilized. Indeed, in the case of a defect in the internal insulator, the sheath is brought to the potential of the electrical resistance, and must therefore be isolated from the tubular conduit.
Jusqu'à présent, cette deuxième isolation a été assurée par une couche d'air, des entretoises étant disposées entre la gaine métallique et le conduit tubulaire de manière à maintenir une distance convenable entre ces deux éléments. Cette solution présente toutefois un certain nombre d'inconvénients. So far, this second insulation has been provided by an air layer, spacers being arranged between the metal sheath and the tubular conduit so as to maintain a suitable distance between these two elements. However, this solution has a number of drawbacks.
Tout d'abord, de tels dispositifs de chauffage sont généralement prévus pour fonctionner à des températures élevées où la résistance mécanique de la gaine est diminuée. Dans certains cas, le soutien de la gaine par les entretoises peut s' avérer insuffisant. First of all, such heating devices are generally designed to operate at high temperatures where the mechanical resistance of the sheath is reduced. In some cases, the support of the sheath by the spacers may prove to be insufficient.
Mais l'inconvénient essentiel réside dans la très mauvaise conductibilité thermique de l'air. ta gaine doit par conséquent être portée à une température beaucoup plus élevée que celle qui est nécessaire au niveau du conduit tubulaire. However, the main drawback lies in the very poor thermal conductivity of the air. your sheath must therefore be brought to a temperature much higher than that which is necessary at the level of the tubular conduit.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients. The present invention aims to overcome these drawbacks.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de chauffage, comprenant une résistance électrique disposée de façon isolée dans une gaine métallique cylindrique destinée à être immobilisée à l'intérieur d'un conduit tubulaire formé dans une enceinte à chauffer, caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité de manchons engagés avec jeu sur ladite gaine métallique, au moins les manchons d'extrémité étant fixés aux extrémités de la gaine, les manchons étant, à froid, assemblés pratiquement sans jeu axial, et lesdits manchons étant réalisés dans un matériau isolant, non hygroscopique, et relativement bon conducteur de la chaleur. To this end, the subject of the invention is a heating device, comprising an electrical resistance disposed in isolation in a cylindrical metallic sheath intended to be immobilized inside a tubular conduit formed in an enclosure to be heated, characterized by the fact that it comprises a plurality of sleeves engaged with clearance on said metal sheath, at least the end sleeves being fixed to the ends of the sheath, the sleeves being, when cold, assembled practically without axial play, and said sleeves being made of an insulating material, not hygroscopic, and relatively good conductor of heat.
Par conséquent, la gaine métallique est soutenue sur pratiquement toute sa longueur par les manchons isolants, ce qui assure une bonne résistance mécanique au dispositif de chauffage selon l'invention. Consequently, the metal sheath is supported over practically its entire length by the insulating sleeves, which ensures good mechanical resistance to the heating device according to the invention.
Par ailleurs, les matériaux convenables pour la réalisation des manchons présentent très généralement un coefficient de dilatation thermique très inférieur à celui du métal de la gaine. La dilatation différentielle ne crée toutefois pas de difficultés du fait que l'on utilise plusieurs manchons indépendants qui peuvent légèrement s'écarter les uns des autres lors de la montée en température du dispositif. Le jeu radial entre la gaine et les manchons est également déterminé de manière à permettre la dilatation transversale de la gaine. Furthermore, the materials suitable for producing the sleeves very generally have a coefficient of thermal expansion much lower than that of the metal of the sheath. Differential expansion does not, however, create difficulties because several independent sleeves are used which may slightly deviate from each other during the rise in temperature of the device. The radial clearance between the sheath and the sleeves is also determined so as to allow transverse expansion of the sheath.
Enfin, les manchons étant réalisés dans un matériau non hygroscopique conservent leur qualité d'isolement aussi bien en milieu humide qu'à sec. Quant à la conduction de la chaleur entre la gaine et le conduit tubulaire, elle est améliorée dans une large mesure par rapport au dispositif de l'art antérieur ou l'isolation électrique était réalisée à l'aide d'une couche d'air. Finally, the sleeves being made of a non-hygroscopic material retain their quality of insulation in both wet and dry environments. As for the conduction of heat between the sheath and the tubular conduit, it is improved to a large extent compared to the device of the prior art where the electrical insulation was carried out using an air layer.
Les manchons sont réalisés par exemple en céramique ou en verre réfractaire. The sleeves are made for example of ceramic or refractory glass.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le manchon d'extrémité, situé du côté des fils d'alimentation de la résistance, dépasse de l'extrémité de la gaine, le volume cylindrique ainsi laissé libre étant au moins partiellement rempli de résine. In a particular embodiment of the invention, the end sleeve, located on the side of the resistance supply wires, protrudes from the end of the sheath, the cylindrical volume thus left free being at least partially filled with resin.
La connexion entre la résistance et les fils d'alimentation est alors de préférence noyée dans cette résine. The connection between the resistor and the supply wires is then preferably embedded in this resin.
On assure ainsi le double isolement au niveau des connexions entre les fils d'alimentation et le dispositif, puisque l'extrémité des gaines de ces fils peut être également noyée dans la résine. Double insulation is thus ensured at the connections between the supply wires and the device, since the ends of the sheaths of these wires can also be embedded in the resin.
Le manchon d'extrémité peut en outre comporter à sa surface intérieure, dans la zone remplie de résine, au moins une ratnure annulaire d'accrochage. The end sleeve may further comprise at its internal surface, in the area filled with resin, at least one annular groove for attachment.
La résine pénètre dans ces rainures de sorte que le bouchon ainsi réalisé ne peut être arraché. The resin enters these grooves so that the plug thus produced cannot be torn off.
De préférence, la fixation du dispositif dans son conduit tubulaire est assurée directement sur le manchon d'extrémité situé du côté des fils d'alimentation, afin de maintenir le double isolement. Ce manchon d'extrémité peut par exemple comporter à sa surface extérieure une collerette annulaire de fixation ou encore une gorge annulaire permettant la réception d'un collier de fixation. Preferably, the fixing of the device in its tubular conduit is ensured directly on the end sleeve located on the side of the supply wires, in order to maintain the double isolation. This end sleeve may for example have on its outer surface an annular fixing flange or an annular groove allowing the reception of a fixing collar.
Dans un mode de réalisation particulier, le manchon d'extrémité dépasse également de l'extrémité de la gaine du côté opposé aux fils d'alimentation de la résistance, le volume cylindrique ainsi laissé libre étant alors au moins partiellement rempli d'un matériau réfractaire, du fait des températures élevées atteintes à cette extrémité du dispositif. In a particular embodiment, the end sleeve also protrudes from the end of the sheath on the side opposite to the supply wires of the resistor, the cylindrical volume thus left free then being at least partially filled with a refractory material , due to the high temperatures reached at this end of the device.
Un isolateur peut en outre être disposé entre le fond de la gaine et ce matériau réfractaire. An insulator may also be placed between the bottom of the sheath and this refractory material.
Cet isolateur peut par exemple être réalisé dans le même matériau que les manchons et être serti sur le fond de la gaine. This insulator can for example be made of the same material as the sleeves and be crimped on the bottom of the sheath.
On décrira maintenant à titre d'exemples non limitatifs des modes de réalisation particuliers de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels
- la figure I représente un dispositif selon l'invention utilisé pour le chauffage du liquide contenu dans une cuve,
- la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention,
- la figure 3 est une vue latérale partielle d'un autre mode de réalisation,
- la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 en coupe axiale, et
- la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4.There will now be described, by way of nonlimiting examples, particular embodiments of the invention with reference to the appended schematic drawings in which
FIG. I represents a device according to the invention used for heating the liquid contained in a tank,
FIG. 2 is a view in axial section of a device according to the invention,
FIG. 3 is a partial side view of another embodiment,
FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 in axial section, and
- Figure 5 is a sectional view along line VV of Figure 4.
On voit sur la figure 1 une cuve I contenant un liquide 2, par exemple une cuve de chauffe-eau. Un conduit tubulaire 3 traverse la cuve 1 et débouche à l'extérieur de façon à permettre l'introduction d'un dispositif de chauffage 4 tel que celui de l'invention. We see in Figure 1 a tank I containing a liquid 2, for example a tank of water heaters. A tubular conduit 3 passes through the tank 1 and opens to the outside so as to allow the introduction of a heating device 4 such as that of the invention.
Le jeu entre la surface extérieure du dispositif 4 et la paroi intérieure du conduit tubulaire 3 est le plus faible possible pour optimiser la conduction de la chaleur entre le dispositif 4 et la cuve. The clearance between the outer surface of the device 4 and the inner wall of the tubular conduit 3 is as small as possible to optimize the conduction of heat between the device 4 and the tank.
On voit également sur la figure 1 les fils d'alimentation 5 du dispositif 4. FIG. 1 also shows the supply wires 5 of the device 4.
Ce dispositif sera décrit maintenant plus en détail en référence à la figure 2. This device will now be described in more detail with reference to FIG. 2.
L'organe chauffant de ce dispositif est constitué par un fil métallique résistant 6 disposé dans une gaine métallique tubulaire 7. Une poudre isolante et hygroscopique 8 remplit l'intérieur de la gaine 7 de manière à immobiliser la résistance 6 tout en l'isolant de la gaine 7. The heating element of this device consists of a resistant metallic wire 6 placed in a tubular metallic sheath 7. An insulating and hygroscopic powder 8 fills the interior of the sheath 7 so as to immobilize the resistance 6 while insulating it from the sheath 7.
Les extrémités de la résistance 6 sont soudées à deux tiges de connexion 9 dont les extrémités sortent de la poudre 8 et dépassent de l'extrémité de la gaine 7. The ends of the resistor 6 are welded to two connecting rods 9, the ends of which emerge from the powder 8 and protrude from the end of the sheath 7.
Une pluralité de manchons 10,11, ... 12, sont disposés autour de la gaine 7. A plurality of sleeves 10, 11, ... 12, are arranged around the sheath 7.
Les manchons d'extrémités 10 et 12 sont fixés à cette gaine alors que les manchons intermédiaires Il sont montés avec un faible jeu et peuvent coulisser librement sur cette gaine. The end sleeves 10 and 12 are fixed to this sheath while the intermediate sleeves It are mounted with little play and can slide freely on this sheath.
A froid, la longueur de la gaine et celle des manchons sont telles que ces derniers sont assemblés pratiquement sans jeu axial,
Les manchons 10,11, ... 12, peuvent être réalisés par exemple en céramique ou en verre réfractaire, l'essentiel étant qu'ils soient réalisés dans un matériau isolant pour assurer le double isolement, non hygroscopique de manière à rester isolant même en présence d'humidité, et relativement bon conducteur de la chaleur afin de transmettre la chaleur de la gaine 7 au conduit tubulaire 3.When cold, the length of the sheath and that of the sleeves are such that the latter are assembled with practically no axial play,
The sleeves 10, 11, ... 12, can be made for example of ceramic or refractory glass, the main thing being that they are made of an insulating material to ensure double isolation, non-hygroscopic so as to remain insulating even in the presence of moisture, and a relatively good conductor of heat in order to transmit the heat from the sheath 7 to the tubular conduit 3.
Lorsque le dispositif 4 monte en température, la gaine métallique 7 se dilate beaucoup plus que les manchons, mais cette dilatation n' est pas gênée dans le sens axial du fait que les manchons peuvent s 'écarteur les uns des autres. When the device 4 rises in temperature, the metal sheath 7 expands much more than the sleeves, but this expansion is not hampered in the axial direction because the sleeves can separate from each other.
Dans le sens radial, le jeu à froid entre la gaine 7 et les manchons est tel qu'il permet la dilatation radiale de la gaine 7. In the radial direction, the cold clearance between the sheath 7 and the sleeves is such that it allows the radial expansion of the sheath 7.
Les deux manchons d'extrémité 10 et 12 dépassent de la gaine 7. Du côté des fils d'alimentation 5, l'espace ainsi laissé libre est rempli par une résine isolante 13. La longueur des tiges de connexion 9 est telle que leur extrémité où elles sont connectées aux fils d'alimentation 5 se trouve noyée dans cette résine. Les fils 5 sont eux mêmes placés sous double gaine 14 et 15 pour assurer le double isolement également à ce niveau. The two end sleeves 10 and 12 protrude from the sheath 7. On the side of the supply wires 5, the space thus left free is filled with an insulating resin 13. The length of the connection rods 9 is such that their end where they are connected to the supply wires 5 is embedded in this resin. The wires 5 are themselves placed under a double sheath 14 and 15 to ensure double isolation also at this level.
Deux rainures annulaires 16 sont formées dans la paroi interne du manchon 10 de sorte que la résine 13, en pénétrant dans ces rainures et en se solidifiant, assure l'accrochage du bloc de résine par rapport aux manchons 10. Two annular grooves 16 are formed in the internal wall of the sleeve 10 so that the resin 13, by penetrating these grooves and solidifying, ensures the attachment of the resin block relative to the sleeves 10.
Le manchon 10 comporte en outre à sa surface extérieure une collerette annulaire 17 permettant de fixer de façon isolée le dispositif 4 dans son conduit tubulaire. The sleeve 10 further comprises on its outer surface an annular flange 17 making it possible to fix the device 4 in isolation in its tubular conduit.
A l'extrémité opposée du dispositif 4, un isolateur en céramique 18 est disposé contre le fond 19 de la gaine 7, dans l'espace cylindrique délimité par l'extrémité du manchon 12. Une pièce métallique 20 soudée sur le fond 19 et pouvant être rabattue sur les bords d'un lamage 21 de l'isolateur permet de sertir cet isolateur sur le fond 19. At the opposite end of the device 4, a ceramic insulator 18 is placed against the bottom 19 of the sheath 7, in the cylindrical space delimited by the end of the sleeve 12. A metal piece 20 welded to the bottom 19 and capable of being folded over the edges of a countersink 21 of the insulator allows this insulator to be crimped onto the bottom 19.
Enfin un ciment réfractaire 22 est coulé dans le reste de l'espace libre intérieur au manchon 12. Finally, a refractory cement 22 is poured into the rest of the free space inside the sleeve 12.
On constate que, grâce à l'agencement selon l'invention, le double isolement est réalisé à tous les niveaux du dispositif bien que seuls les manchons d'extrémité 10 et 12 soient fixés à la gaine 7. It can be seen that, thanks to the arrangement according to the invention, double isolation is achieved at all levels of the device although only the end sleeves 10 and 12 are fixed to the sheath 7.
La variante des figures 3 à 5 porte sur les moyens de fixation du dispositif. The variant of FIGS. 3 to 5 relates to the means for fixing the device.
Dans ce cas, le manchon d'extrémité 10' situé du côté des fils d'alimentation 5 comporte à sa surface extérieure une gorge annulaire 23 dans laquelle est engagé un collier de fixation 24. Ce collier est muni d'une patte 25 permettant d'assurer la fixation du dispositif de chauffage 4'. In this case, the end sleeve 10 'situated on the side of the supply wires 5 has on its outer surface an annular groove 23 in which is engaged a fixing collar 24. This collar is provided with a tab 25 allowing 'secure the heater 4'.
Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu être apportées à la description qui précède sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. Various variants and modifications can of course be made to the above description without departing from the scope or the spirit of the invention.
Claims (11)
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|---|---|---|---|
| FR8617738A FR2608884B3 (en) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | DOUBLE INSULATION ELECTRIC RESISTOR HEATING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8617738A FR2608884B3 (en) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | DOUBLE INSULATION ELECTRIC RESISTOR HEATING DEVICE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2608884A1 true FR2608884A1 (en) | 1988-06-24 |
| FR2608884B3 FR2608884B3 (en) | 1989-04-07 |
Family
ID=9342043
Family Applications (1)
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| FR8617738A Expired FR2608884B3 (en) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | DOUBLE INSULATION ELECTRIC RESISTOR HEATING DEVICE |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR2608884B3 (en) |
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-
1986
- 1986-12-18 FR FR8617738A patent/FR2608884B3/en not_active Expired
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