FR2681496A1 - Shielded heating elements with electrical supply and method of manufacture of such elements - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet des éléments chauffants blindés à alimentation électrique, ainsi qu un procédé de fabrication de tels éléments chauffants blindés. The subject of the invention is shielded electrically powered heating elements, as well as a method for manufacturing such shielded heating elements.
On connait des éléments chauffants blindés du type comportant une gaine métallique extérieure contenant un matériau isolant électrique et conducteur thermique placé autour d'un fil conducteur chauffant pouvant fonctionner dans une gamme étendue de températures à des puissances allant du kW à plusieurs centaines de kW. There are known armored heating elements of the type comprising an outer metallic sheath containing an electrically insulating and thermal conductive material placed around a heating conductive wire capable of operating in a wide range of temperatures at powers ranging from kW to several hundred kW.
On connait également des éléments chauffants, connus sous le nom de résistances PTC (à coefficient de température positif), utilisables dans une gamme de puissances allant d'une fraction de Watt à plusieurs centaines de Watts. Ces résistances dites PTC présentent l'avantage de limiter la température de surface entre 5O0C et 3000 C, la température de limitation étant déterminable lors de la construction des résistances PTC. Heating elements are also known, known under the name of PTC resistors (with positive temperature coefficient), usable in a range of powers going from a fraction of Watt to several hundreds of Watts. These so-called PTC resistors have the advantage of limiting the surface temperature between 50 ° C. and 3000 ° C., the limitation temperature being determinable during the construction of the PTC resistors.
On connait également des moyens de coupure ou de régulation électriques tels que des fusibles, des thermostats, ou des résistances dites
CTN (à coefficient de température négatif) permettant de détecter et/ou de limiter la température ou le courant électrique suivant le cas, couramment utilisés pour la protection d'éléments chauffants blindés.There are also known electrical cut-off or regulation means such as fuses, thermostats, or so-called resistors.
NTC (with negative temperature coefficient) making it possible to detect and / or limit the temperature or the electric current according to the case, commonly used for the protection of armored heating elements.
La présente invention a pour objet des éléments chauffants blindés permettant le fonctionnement dans une gamme de puissances élevées et comportant des moyens de limitation de température ou de courant électrique incorporés par construction. The subject of the present invention is shielded heating elements allowing operation in a range of high powers and comprising means for limiting the temperature or electric current incorporated by construction.
Lors de la fabrication, les éléments chauffants blindés sont soumis à des pressions et contraintes de rétreint très importantes de l'ordre de plusieurs dizaines de kbar, de telle sorte que l'on a jusqu'à présent évité d'incorporer des moyens de limitation de température ou de courant à l'intérieur de l'élément chauffant blindé pour éviter leur détérioration. During manufacture, the shielded heating elements are subjected to very high shrinking pressures and constraints of the order of several tens of kbar, so that up to now we have avoided incorporating limiting means temperature or current inside the shielded heating element to prevent deterioration.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de tels éléments chauffants blindés. The invention also relates to a method of manufacturing such shielded heating elements.
Selon l'invention, un élément chauffant blindé comportant au moins une gaine métallique extérieure, contenant un fil conducteur électrique chauffant isolé par un matériau en poudre isolant électrique et conducteur thermique, se caractérise par le fait que ladite gaine métallique comporte une gorge de retenue d'une pastille en matériau isolant électrique constituant une butée pour un ensemble électrique comportant des moyens de limitation de température ou de courant électrique, tels que par exemple des résistances à coefficient de température positif, des résistances à coefficient de température négatif, des fusibles, des thermostats ou analogues. According to the invention, an armored heating element comprising at least one external metallic sheath, containing an electrically conductive heating wire insulated by an electrically insulating and thermally conductive powder material, is characterized in that said metallic sheath comprises a retaining groove d '' a pellet of electrical insulating material constituting a stop for an electrical assembly comprising means for limiting temperature or electric current, such as for example resistors with positive temperature coefficient, resistors with negative temperature coefficient, fuses, thermostats or the like.
Avantageusement, l'ensemble électrique selon l'invention est contenu dans une pièce enveloppe en matériau élastique non conducteur, de préférence en élastomère silicone thermostable. Advantageously, the electrical assembly according to the invention is contained in an envelope part made of non-conductive elastic material, preferably made of thermostable silicone elastomer.
Selon l'invention, la pièce enveloppe en matériau élastique isolant électrique se déforme au cours de la fabrication des éléments chauffants blindés en absorbant les pressions et les contraintes de rétreint auxquelles est soumis la gaine métallique extérieure et appuie élastiquement sur l'ensemble électrique
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'éléments chauffants blindés comportant des assemblages électriques aptes à limiter la température ou le courant électrique traversant un élément chauffant.According to the invention, the envelope part made of elastic electrically insulating material is deformed during the manufacture of the shielded heating elements by absorbing the pressures and constrictions to which the external metal sheath is subjected and rests elastically on the electrical assembly.
The invention also relates to a method of manufacturing shielded heating elements comprising electrical assemblies capable of limiting the temperature or the electric current passing through a heating element.
Le procédé selon l'invention se caractérise par le fait que l'on déforme une gaine extérieure métallique de manière à y créer une gorge de retenue, que l'on place dans ladite gorge une pastille en matériau isolant électrique, que l'on place ensuite au voisinage de ladite pastille un ensemble électrique apte à limiter la température ou le courant électrique,que l'on entoure ledit ensemble de matériau en poudre isolant électrique et conducteur thermique, puis que l'on fixe un bouchon métallique de manière étanche sur une extrémité de la gaine métallique. The method according to the invention is characterized by the fact that a metallic outer sheath is deformed so as to create a retaining groove there, that a pellet of electrical insulating material is placed in said groove, which is placed then in the vicinity of said patch an electrical assembly capable of limiting the temperature or the electric current, that one surrounds said assembly of electrically insulating and heat conductive powder material, then that one fixes a metallic plug in a sealed manner on a end of the metal sheath.
L'invention sera mieux comprise au regard de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence au dessin annexé dans lequel
- la figure 1 représente une vue en coupe d'un ensemble électrique selon l'invention,
- la figure 2 représente une coupe longitudinale partielle d'un premier mode de réalisation d'un élément chauffant blindé selon l'invention,
- la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale analogue à celle de la figure 2 d'un deuxième mode de réalisation d'un élément chauffant blindé selon l'invention,
- la figure 4 représente une vue en coupe longitudinale analogue à celle de la figure 2 d'un troisième mode de réalisation d'un élément chauffant blindé selon l'invention.The invention will be better understood with regard to the description which follows given by way of nonlimiting example with reference to the appended drawing in which
FIG. 1 represents a sectional view of an electrical assembly according to the invention,
FIG. 2 represents a partial longitudinal section of a first embodiment of an armored heating element according to the invention,
FIG. 3 represents a view in longitudinal section similar to that of FIG. 2 of a second embodiment of an armored heating element according to the invention,
- Figure 4 shows a longitudinal sectional view similar to that of Figure 2 of a third embodiment of an armored heating element according to the invention.
En référence à la figure 1, un ensemble électrique destiné à être inséré dans un élément chauffant blindé selon l'invention comporte deux blocs 1 et 2, en forme de demi-coquilles en métal conducteur électrique, par exemple du cuivre ou de l'aluminium. Les blocs 1 et 2 sont dans cet exemple sensiblement en forme de demi-cylindres et sont disposées de part et d'autre d'une résistance 3 à coefficient de température positif (PTC) parallèlépipédique, de type connu. Les blocs 1 et 2 comportent deux perçages 4 et 5 permettant l'insertion et le contact électrique avec des fils conducteurs électriques. Referring to Figure 1, an electrical assembly intended to be inserted in a shielded heating element according to the invention comprises two blocks 1 and 2, in the form of half-shells of electrically conductive metal, for example copper or aluminum . The blocks 1 and 2 are in this example substantially in the form of half-cylinders and are arranged on either side of a resistor 3 with positive temperature coefficient (PTC) parallelepiped, of known type. Blocks 1 and 2 have two holes 4 and 5 allowing insertion and electrical contact with electrically conductive wires.
En référence à la figure 2, un premier mode de réalisation d'un élément chauffant blindé selon l'invention comporte deux fils chauffants conducteurs électriques 6 et 7 traversant une pastille en céramique ou en matériau isolant électrique 8, ainsi qu' une pièce enveloppe 9 en matériau élastique non conducteur de préférence en élastomère silicone thermostable, pour venir s'insérer dans les perçages 4 et 5 précités. Les deux conducteurs électriques 6 et 7 sont en situation de contact électrique avec les demi-coquilles métalliques 4 et 5. With reference to FIG. 2, a first embodiment of a shielded heating element according to the invention comprises two electrically conductive heating wires 6 and 7 passing through a ceramic or electrically insulating material pad 8, as well as an envelope part 9 in non-conductive elastic material, preferably in thermostable silicone elastomer, to fit into the aforementioned holes 4 and 5. The two electrical conductors 6 and 7 are in a situation of electrical contact with the metal half-shells 4 and 5.
De manière connue, les fils conducteurs électriques 6 et 7 sont isolés par un matériau en poudre tel que de la magnésie ou analogue 10 de la gaine métallique extérieure Il de l'élément chauffant blindé. La gaine métallique extérieure 11 est conformée de manière à ce que la pastille céramique 8 vienne en butée ou soit limitée dans au moins un sens de déplacement pour une gorge 12 de retenue obtenue par déformation à froid de la gaine métallique 11. In known manner, the electrically conductive wires 6 and 7 are insulated by a powder material such as magnesia or the like 10 from the external metallic sheath II of the armored heating element. The outer metal sheath 11 is shaped so that the ceramic pad 8 abuts or is limited in at least one direction of movement for a retaining groove 12 obtained by cold deformation of the metal sheath 11.
Sur la gorge de retenue 12 viennent en butée successivement la pastille céramique 8, la pièce enveloppe élastomère 9, et l'ensemble électrique comportant les éléments 1, 2 et 3. The retaining groove 12 successively abuts the ceramic disc 8, the elastomeric envelope part 9, and the electrical assembly comprising the elements 1, 2 and 3.
L'ensemble électrique et la pièce enveloppe sont entourés de poudre de matériau isolant 13 et isolés d'un bouchon 14 soudé sur la gaine métallique extérieure il par une rondelle 15 en matériau isolant par exemple du mica. Pour assurer le contact électrique, les extrémités des fils électriques conducteurs 6 et 7 sont de préférence serties dans les logements 4 et 5 des pièces 1 et 2. Une fois l'assemblage réalisé, l'élément chauffant blindé soumis à des pressions de rétreint importantes se déforme de manière à appuyer élastiquement sur l'ensemble électrique 1, 3, 2 en assurant le contact électrique entre les deux blocs 1, 2 et la résistance 3 à coefficient de température positif. The electrical assembly and the envelope part are surrounded by powder of insulating material 13 and isolated from a plug 14 welded to the outer metal sheath 11 by a washer 15 made of insulating material, for example mica. To ensure electrical contact, the ends of the conductive electrical wires 6 and 7 are preferably crimped in the housings 4 and 5 of the parts 1 and 2. Once the assembly has been carried out, the armored heating element subjected to significant shrinking pressures deforms so as to press elastically on the electrical assembly 1, 3, 2 while ensuring the electrical contact between the two blocks 1, 2 and the resistor 3 with positive temperature coefficient.
I1 se forme ainsi un circuit électrique contenant en série les éléments 6, 1, 3, 2 et 7, ce circuit étant isolé de la gaine métallique extérieure par construction. I1 thus forms an electrical circuit containing the elements 6, 1, 3, 2 and 7 in series, this circuit being isolated from the outer metal sheath by construction.
En référence à la figure 3, un deuxième mode de réalisation d'un élément chauffant blindé selon l'invention comporte également une pastille en céramique ou en matériau isolant 8, ainsi qu'une gorge de retenue 12, un bouchon étanche 14 soudé à la gaine métallique extérieure il associé à une rondelle isolante en mica ou matériau analogue 15. With reference to FIG. 3, a second embodiment of a shielded heating element according to the invention also comprises a ceramic pad or an insulating material 8, as well as a retaining groove 12, a tight plug 14 welded to the outer metal sheath associated with an insulating washer made of mica or similar material 15.
Le fil conducteur électrique 6 est connecté à un fusible électrique 17 et/ou à un thermostat 18 connecté en série à l'autre fil conducteur électrique chauffant 7. The electric conducting wire 6 is connected to an electric fuse 17 and / or to a thermostat 18 connected in series to the other heating electric conducting wire 7.
Dans ce mode de réalisation, la pièce enveloppe 19 en caoutchouc, silicone ou matériau élastomère résistant à la température est conformée de manière à présenter une partie cylindrique 20 de diamètre prédéterminé sensiblement égal au diamètre intérieur de la gaine métallique 11 et coopère avec cette gaine métallique extérieure pour absorber les contraintes et pressions importantes subies par l'élément chauffant blindé lors des opérations de rétreint ultérieures. In this embodiment, the envelope part 19 made of rubber, silicone or elastomeric material resistant to temperature is shaped so as to have a cylindrical part 20 of predetermined diameter substantially equal to the internal diameter of the metal sheath 11 and cooperates with this metal sheath outside to absorb the significant stresses and pressures undergone by the armored heating element during subsequent shrinking operations.
Ainsi, lors de telles opérations de laminage, la partie cylindrique 20 de la pièce enveloppe 19 se déforme en absorbant les contraintes sans exercer d'efforts destructeurs par 1V intermédiaire du garnissage en matériau en poudre 21 (tel que de la magnésie ou analogue) sur l'assemblage électrique contenu à l'intérieur de ce matériau. Thus, during such rolling operations, the cylindrical part 20 of the casing part 19 is deformed by absorbing the stresses without exerting destructive forces by 1V through the filling of powder material 21 (such as magnesia or the like) on the electrical assembly contained inside this material.
En référence à la figure 4, les références identiques désignent des pièces similaires à celles des modes de réalisation précédents. With reference to FIG. 4, the identical references designate parts similar to those of the preceding embodiments.
Dans ce mode de réalisation, les fils conducteurs électriques 6 et 7 sont connectés en série et retenus par la pastille céramique 8 qui comporte quatre perçages dont deux sont réservés aux fils électriques 6 et 7 et deux autres sont réservés à deux autres conducteurs électriques 22 et 23 auxquels est connectée une résistance 24, qui est par exemple une résistance à coefficient de température négatif. In this embodiment, the electrical conductor wires 6 and 7 are connected in series and retained by the ceramic chip 8 which has four holes, two of which are reserved for electrical wires 6 and 7 and two others are reserved for two other electrical conductors 22 and 23 to which a resistor 24 is connected, which is for example a resistor with a negative temperature coefficient.
La résistance 24 est entièrement surmoulée ainsi que les extrémités des conducteurs 22 et 23 par une pièce 25 sensiblement en forme de bouchon tronconique en matériau élastomère résistant à la température. The resistor 24 is completely overmolded as well as the ends of the conductors 22 and 23 by a part 25 substantially in the form of a frustoconical plug of elastomeric material resistant to temperature.
Le matériau élastomère résistant à la température de la pièce surmoulée 25 est d'une élasticité suffisante sur sa surface extérieure pour absorber les contraintes et pressions extérieures importantes que subit l'élément chauffant blindé lors des opérations de rétreint ultérieures. The elastomeric material resistant to the temperature of the overmolded part 25 is of sufficient elasticity on its external surface to absorb the significant external stresses and pressures which the armored heating element undergoes during subsequent shrinking operations.
L'enveloppe en matériau élastomère 25 est entourée de matériau en poudre isolant tel que la magnésie ou analogue 26. The envelope of elastomeric material 25 is surrounded by insulating powder material such as magnesia or the like 26.
De manière classique, les conducteurs électriques 22 et 23 indépendants des fils conducteurs électriques chauffants 6,7 sont raccordés à un appareillage électronique extérieur permettant de réguler la température de l'élément chauffant blindé (ou de couper le courant électrique dans le cas d'un thermostat ou d'un fusible au lieu d'une réistance électrique à coefficient de température négatif). Conventionally, the electrical conductors 22 and 23 independent of the electric heating conductor wires 6, 7 are connected to an external electronic device making it possible to regulate the temperature of the shielded heating element (or to cut the electric current in the case of a thermostat or a fuse instead of an electrical resistance with negative temperature coefficient).
Bien entendu l'invention n' est pas limitée au mode de réalisation particulier décrit en référence au dessin et s'applique également à toute variante portant des pièces enveloppes susceptibles d'absorber les pressions extérieures par déformation élastique et placées à divers endroits de l'élément chauffant blindé et non seulement aux extrémités, ou un nombre quelconque d'assemblages électriques en série ou en parallèle intégrés dans un même élément chauffant blindé. Of course, the invention is not limited to the particular embodiment described with reference to the drawing and also applies to any variant carrying casing parts capable of absorbing external pressures by elastic deformation and placed at various places in the shielded heating element and not only at the ends, or any number of electrical assemblies in series or in parallel integrated in the same shielded heating element.
La gorge 12 de retenue d'une pastille en matériau isolant électrique peut également être remplacée par tout autre moyen de retenue tel que : plusieurs points emboutis le long d'une section droite de la gaine métallique, plusieurs butées soudées intérieurement à ladite gaine ou analogue. The groove 12 for retaining a pellet of electrical insulating material can also be replaced by any other retaining means such as: several stamped points along a straight section of the metal sheath, several stops welded internally to said sheath or the like .
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR9111423A FR2681496A1 (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Shielded heating elements with electrical supply and method of manufacture of such elements |
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Publications (1)
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FR2681496A1 true FR2681496A1 (en) | 1993-03-19 |
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ID=9417000
Family Applications (1)
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FR9111423A Withdrawn FR2681496A1 (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Shielded heating elements with electrical supply and method of manufacture of such elements |
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