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"Dispositif de chauffage"
La présente invention concerne les dispositifs électriques de chauffage, particulièrement ceux du genre employé pour les fourneaux de cuisine.
Le but principal de la présente invention est de procurer un élément de chauffage dont la capacité calorifique soit si basse qu'il atteigne la température de service quelques secondes après qu'on a fermé le courant.
Le dispositif de chauffage électrique suivant la présente invention comprend une résistance de chauffage ayant la forme d'une courbe plane, et des pièces en tôle coopérant avec cette résistance pour résister à la déformation hors du plan.
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Pour réaliser l'invention, on emploie des plaques de métal relativement minces dans lesquelles des creux sont ménagés de telle manière que lorsque les plaques sont ap- pliquées l'une contre l'autre, ils forment ensemble un es- pace creux. Un fil de résistance, de préférence enroulé en hélice, est logé dans 1-'espace creux et est entouré et rem- pli sens tassement par une matière conductrice de la cha- leur, isolante au point de vue électrique, telle que du magnésium métallique. Les deux plaques sont alors fixées ensemble en des points séparés de façon que de la vapeur d'eau à. haute pression puisse atteindre toutes les parties de la résistance et du magnésium dans l'espace creux, trai- tement qui transforme le magnésium en hydroxyde de magnésium.
Les pièces assemblées sont alors soumises à. la chaleur pour changer l'hydroxyde en oxyde et les deux plaques sont ensujte fixées davantage ensemble à la fois a 1''intérieur du bord et autour du bord.
Pour que l'invention soit bien comprise, on en oé- crir.a ci-après à titre d'exemple et en se référant aux des- sins annexés deux formes constructives.
La figure 1 est une vue de dessus du dispositif de chauffage.
La figure est une coupe par la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue de dessous.
La figure 4 est une coupe d'une partie du dispositif à plus grande échelle.
La figure 5 est une coupe d'une partie d'une variante du dispositif suivant l'invention.
Une plaque métallique 1 coopère avec une plaque sem- blable 2 pour former le corps de la plaque de chauffage. Un creux tel qu'une rainure 3, est formé dans la plaque 1, de pré- @
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férence par estampage si les plaques sont en tôle. On peut toutefois employer des plaques en métal coulé.
Le creux peut avoir la forme d'une courbe plane.
Cette expression est employée ici et dans les revendications pour indiquer toute figure linéaire se trouvant tota- lement dans un seul plan., y compris des figures faites partiellement ou complètement de lignes droites et également des figures composées de parties séparées. Ainsi, la double spirale composée de la rainure 3 et de la rainure conjuguée
4 est une forme de courbe plane que le creux peut présenter. Une courbe plane n'est toutefoisqu'une des formes sous lesquelles l'invention peut être réalisée, vu qu'elle peut être utilisée également dans un élément de chauffage recour- b.é.
La plaque 2 présente des rainures semblables 5 et
6 qui ont la même forme que les rainures correspondantes
3 et 4 et coïncident avec celles-ci lorsque les plaques sont placées l'une sur l'autre. Chaque rainure de la plaque 1 et la rainure correspondante de la plaque 2 forment en- semble un espace creux. Dans cet espace est logé un fil de résistance 7, de préférence enroulé en une hélice dont 1'.axe s'étend suivant l'axe de l'espace creux. L'hélice est entourée extérieurement et partiellement remplie intérieurement d'une matière isolante électrique 8 qui est de préférence formée sur place, comme on 1''expliquera ci- après au cours de la description du mode de fabrication du dispositif. Cette matière, quoique isolante au point de vue électrique, est fortement conductrice de la chaleur.
A leurs extrémités internes, les rainures se terminent par des épanouissements 11 dans lesquels s'étendent les extr.émit.és des fils respectifs 7. Une borne 12 est raccordée à 1-'extrémité de chacun des fils 7. A l'extrémi- té externe de chaque rainure est ménagé un épanouissement
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semblable qui reçoit une borne 13 (voir fig.3). Les deux bornes 12 sont reliées ensemble et à une borne 14 au moyen d'une lame 15. Les deux bornes 13 sont reliées par une lame 16 à des bornes 17. Les trois bornes 14 et 17 sont isolées par un bloc 18 de matière isolante, telle que de la porcelaine, qui est fixé sous le fond d'une cuvette 19, au moyen de consoles 21.
La cuvette 19 forme support pour les plaques 1 et 2 et est pourvue d'un rebord 22 au moyen duquel le dispositif peut être fixé en place sur la taque du fourneau de cuisine. Pour supporter les plaques 1 et 2 dans la cuvette 19, des nervures de support 23 en forme de V sont fixées au fond de la cuvette de n'importe quelle manière appropriée, par exemple au moyen de pieds fendus 24 qui passent à travers le fond de la cuvette et sont rabattus sous celui-ci. Les bords supérieurs des nervures 23 viennent en contact avec la surface inférieure des rainures 5 et 6 en de petites surfaces espacées qui sont pratiquement des points.
La liaison thermique entre les nervures et les rainures est par conséquent à peu près sans effet pour la transmission de la chaleur.
La seule autre liaison entre les plaques et la cuvetteest réalisée par un pilier central 25 qui est commode pour attacher aux plaques une connexion 26 de mise à la terre. Des buselures isolantes 27 entre chacune des bornes 12 et 13 et la cuvette 19 empêchent tout court-circuit entre les bornes des éléments de résistance 7. Le pilier .25 et les bornes 12 et 13 empêchent mécaniquement les plaques 1 et 2 de se déplacer vers le haut en s'écartant des nervures 23.
Dans la fabrication du dispositif, une hélice de fil de résistance est placée dans chacune des rainures 3 et 4 ou
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5 et 6. A 1-'intérieur de chaque hélice on enfile un ou plusieurs fils ou rubans de magnésium et autour de chaque hélice on place du magnésium, soit en enroulant un ruban de magnésium autour de l'hélice, soit en tendant un fil ou un ruban de magnésium le long de l'extérieur de 1-'hélice.
Cet ensemble de fil de résistance et de magnésium peut être place dans une rainure ou dans la rainure conjuguée, ou partiellement dansune rainure et partiellement dansla rainure conjuguée. Les extrémités du fil de résistance sont fixées aux bornes 12 et 13.
Les plaques 1 et 2 sont alors assemblées, leurs rainures coïncidant entre elles et faisant saillie de part et d'autre des surfaces en contact des plaques. Les r.ainures coopèrent ainsi pour former un ou plusieurs espaces creux fermés, mais ces espaces ne sont pas étanches aux gaz. Il y a sufi fisamment de jeu entre les faces en contact des plaques pour permettre le passage de la vapeur lorsquelle est sous une température élevée et une pression élevée. Les plaques sont alors fixées ensemble par des moyens appropriés quelconques, par exemple par soudure par points en différents endroits séparés, de préférence dans les intervalles des rainures. Par exemple il peut y avoir un point de soudure dans l'intervalle 30 (voir fig.4) entre la spire externe de la rainure 3 et la spire adjacente de la rainure 4.
Le nombre de ces point de soudure n'est pas suffisant pour empêcher complètement le passage de la vapeur entre les pl-aques dans les espaces formés par les rainures et ainsi tous ces esp.aces sont accessibles à la vapeur sans que celle-ci doive circuler le long de l'espace creux pour atteindre l'une ou l'autre partie de ce dernier.
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L'ensemble se trouvant dans cet état est placé dans un autoclave et soumis à de la vapeur à haute pression et par conséquent à haute température. Il est avantageux d'employer une température -allant jusqu'à 1000 C, mais le résultat peut être atteint avec n'importe quelle température supé- rieure à 100 C. La vapeur agit sur le magnésium pour pro- duire de l'hydroxyde de magnésium. Ce dernier est une ma- tière plus volumineuse que le magnésium métallique et l'aug- mentation de volume a pour effet de remplir complètement les espaces creux.
La dilatation est suffisante pour écarter les plaques 1 et 2 l'une de l'autre sauf aux endroits où elles sont maintenues par les pointsde soudure, mais la sé- pération est très légère et sert seulement à assurer que la vapeur ait largement accès à toutes les parties de l'espace tubulaire.
Après que le magnésium a été complètement transfor- méen hydroxyde de magnésium par 1-'action de la va-pour, le dispositif est retiré de 1''autoclave et chauffé pour éli- miner l'eau de l'hydroxyde de magnésium, ce qui le trans- forme en oxyde de magnésium. Le remplissage d'oxyde de magné- sium ainsi produit adhère solidement au fil de l'élément de résistance et également aux surfaces intérieures des rai- nures formant les espaces creux.
Le chauffage est continué jusqu'à ce que tout 1-'eau pouvant être éliminée l'ait été. L'appareil est chauffé en partie par traitement dans un four, et en partie par le pas- sage d'un courant dans l'élément de résistance. Lorsque le séchage est complet, on rapproche les plaques l'une de l'autre et on les fixe dans cette position par de nouveaux points de soudure entre des spires voisines des hélices ou entre des parties latéralement adjacentes d'une courbe plane quelconque qui est utilisée. Ces soudures sont repr.ésentées en 32 aux figures 1 et 4.
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Les bords des plaques sont alors soudés ensemble sur toute la circonférence comme on le voit en 34 aux fi- gures 1 et 4. Ceci peut être fait par soudure électrique ou par soudure au gaz, en vue d'assurer que l'oxyde de magné- sium est complètement mis à l'abri des influences exté- rieures. Lorsque la plaque de chauffage a ainsi été préparée, elle est assemblée à la cuvette. Aucune description parti- culière du mode d'assembl.age employé n'est nécessaire.
Bien que les figures 1 à 4 montrent un élément de chauffage dans lequel une seule hélice de résistance et son isol.ant électrique sont logés dans un espace creux, l'inven- tion n'est pas limitée à ce cas. La figure 5 des dessins montre une forme modifiée de l'élément de chauffage dans la- quelle deux hélices de résistance 41 et 42 sont placées dans chaque espace creux formé par des rainures 43 et 44 des plaques métalliques 46 et 47. Les détails de fabrication et les autres détails de construction peuvent être les mêmes que ceux déjà décrits.
Pour faire fonctionner le dispositif, on raccorde à une source de courant les bornes 14 et 17. Les connexions vers ces bornes sont commandées par des commutateursqui ne font pas. partie de la présente invention. Ces connexions sont telles que les deux portions de la résistance peuvent être relises en série ou en parallèle, ou qu'un seul élément de ré- sistance peut être employé.
Le courant échauffe l'élément de résistance et la chaleur est conduite à travers l'oxyde de magnésium et les parois des parties des plaques 1 et 2. La chaleur est con- duite .également par les parties plates des plaques 1 et 2 entre les rainures ou espaces creux.
Comme la masse de métal à chauffer est petite, la chaleur provenant de l'élément de résistance 7 porterapide-
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ment toute la plaque à la température de service. Le dispositif est par conséquent prêt à être employé pour cuire très peu de temps après que le courant est fermé- ' Quelques secondes suffisent pour amener la plaque de chauffage au rouge.
1'action des parties plates et du rebord constituant la bordure ext érieure de la plaque de chauffage t end à renforcer la plaque pour éviter les déformations. En conséquence lorsqu'on place un poêlon sur la plaque de chauffage, le fond du poêlon sera en contact intime avec pratiquement toutes les parties saillantes de la plaque et il y aura par conséquent une bonne conduction de la chaleur entre la plaque de chauffage et le poêlon. Si celui-ci est en aluminium ou en un autre métal brillant, il ne reçoit pas facilement de la chaleur par rayonnement. Il est par conséquent important qu'il soit en bon contact avec la plaque de chauffage pour qu'une grande conduction de chaleur puisse se produire.
Si le poêlon est en une matière, par exemple en poterie, qui reçoit facilement la chaleur par rayonnement mais n'est pas très bonne conductrice de la chaleur, les plaques 1 et 2 chaufferont un tel poêlon mieux qu'un organe de chauffage consistant en une spirale dont les spires ne sont pas reliées entre elles, parce que le rayonnement de chaque spire de la spirale, dans le cas d'un organe de chauffage tubulaire à spires non reli,ées se fera dans toutes les directions et que certaines des radiations au moins seront dirigées parallèlement au fond du poêlon et n'atteindront donc jamais ni celui-ci, ni la cuvette 19.
Dans le dispositif décrit ci-dessus, où les parties adjacentes de 1-* élément chauffant sont reliées par des parties planes;, le rayonnement provenant de celles-ci est presque entièrement vertical. Le rayonnement des parois des parties
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tubulaires ne se fera pas dans toutes les directions parce que dans la direction horizontale, la partie plane est dans le chemin de ce rayonnement et est de plu.s à peu près à la même température que les parois des parties tubulaires. Il y aura un rayonnement vers le bas qui sera réfléchi par la cuvette et rencontrera par conséquent la surfaces des parties tubulaires et des parties plates.
Comme cette surface n'est pas brillante, elle .absorbe facilement ce rayonnement et la chaleur rayonnée dans la cuvette n'est par conséquent pas envoyée dans l'ambiance mais est conservée et atteint finalement le poêlon.
Le fond de la cuvette est perfora, comme on l'a indiqué en 31 à la fig.3, mais la surface de ces ouvertures n'est pas suffisante, comparée à la surface de la cuvette, pour gêner sérieusement l'effet de réflexion décrit cidessus. Les ouvertures 31 servent à l'échappement de liquides qui peuvent être renversés sur 1-'appareil de chauffage et se répandre dans la cuvette.
REVENDICATIONS ---------------------------
1. Dispositif de chauffage électrique, caractérisé par un organe de chauffage à résistance ayant la forme d'une courbe plane et par des pièces en tôle coopérant avec cet organe de chauffage pour résister à la déformation hors du plan.
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"Heating device"
The present invention relates to electric heating devices, particularly those of the kind used for kitchen stoves.
The main object of the present invention is to provide a heating element whose heat capacity is so low that it reaches operating temperature a few seconds after the current has been turned off.
The electric heating device according to the present invention comprises a heating resistor having the shape of a plane curve, and sheet metal parts cooperating with this resistor to resist deformation out of the plane.
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In carrying out the invention, relatively thin metal plates are employed in which recesses are formed so that when the plates are pressed against each other they together form a hollow space. A resistance wire, preferably coiled in a helix, is housed in the hollow space and is surrounded and packed in a packing sense by an electrically insulating, heat-conducting material, such as metallic magnesium. . The two plates are then fixed together at separate points so that water vapor out. high pressure can reach all parts of the resistance and magnesium in the hollow space, a treatment which converts the magnesium into magnesium hydroxide.
The assembled parts are then submitted to. heat to change the hydroxide to the oxide and the two plates are then further secured together both inside the edge and around the edge.
In order for the invention to be fully understood, two constructive forms will be described below by way of example and with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 is a top view of the heater.
The figure is a section through the line II-II of figure 1.
Figure 3 is a bottom view.
Figure 4 is a sectional view of part of the device on a larger scale.
FIG. 5 is a section through part of a variant of the device according to the invention.
A metal plate 1 cooperates with a similar plate 2 to form the body of the heating plate. A hollow such as a groove 3, is formed in the plate 1, pre- @
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ference by stamping if the plates are in sheet metal. However, cast metal plates can be used.
The hollow may have the shape of a planar curve.
This expression is used herein and in the claims to denote any linear figure lying wholly in one plane, including figures made partly or wholly of straight lines and also figures composed of separate parts. Thus, the double spiral composed of groove 3 and the conjugate groove
4 is a shape of a plane curve that the hollow can present. A planar curve, however, is only one of the forms in which the invention can be implemented, since it can also be used in a curved heating element.
The plate 2 has similar grooves 5 and
6 which have the same shape as the corresponding grooves
3 and 4 and coincide with them when the plates are placed on top of each other. Each groove of the plate 1 and the corresponding groove of the plate 2 together form a hollow space. In this space is housed a resistance wire 7, preferably wound in a helix, the axis of which extends along the axis of the hollow space. The propeller is surrounded on the outside and partially filled on the inside with an electrically insulating material 8 which is preferably formed in place, as will be explained below during the description of the mode of manufacture of the device. This material, although insulating from an electrical point of view, is a strong conductor of heat.
At their internal ends, the grooves terminate in spreaders 11 in which extend the ends of the respective wires 7. A terminal 12 is connected to one end of each of the wires 7. At the end of each wire 7. outer tee of each groove is provided with an outlet
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similar which receives a terminal 13 (see fig. 3). The two terminals 12 are connected together and to a terminal 14 by means of a strip 15. The two terminals 13 are connected by a strip 16 to terminals 17. The three terminals 14 and 17 are isolated by a block 18 of insulating material. , such as porcelain, which is fixed under the bottom of a bowl 19, by means of brackets 21.
The bowl 19 forms a support for the plates 1 and 2 and is provided with a rim 22 by means of which the device can be fixed in place on the hob of the kitchen stove. To support the plates 1 and 2 in the bowl 19, V-shaped support ribs 23 are fixed to the bottom of the bowl in any suitable manner, for example by means of slotted feet 24 which pass through the bottom. of the bowl and are folded under it. The upper edges of the ribs 23 contact the lower surface of the grooves 5 and 6 in small spaced areas which are essentially dots.
The thermal bond between the ribs and the grooves is therefore almost ineffective for heat transmission.
The only other connection between the plates and the bowl is through a central pillar 25 which is convenient to attach to the plates a ground connection 26. Insulating bushes 27 between each of the terminals 12 and 13 and the cup 19 prevent any short circuit between the terminals of the resistance elements 7. The pillar .25 and the terminals 12 and 13 mechanically prevent the plates 1 and 2 from moving towards the top away from the ribs 23.
In the manufacture of the device, a resistance wire helix is placed in each of the grooves 3 and 4 or
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5 and 6. Inside each helix one or more magnesium threads or ribbons are threaded and around each helix magnesium is placed, either by wrapping a magnesium tape around the helix, or by stretching a thread. or a magnesium ribbon along the outside of the 1-helix.
This set of resistance wire and magnesium may be placed in a groove or in the mating groove, or partially in a groove and partially in the mating groove. The ends of the resistance wire are attached to terminals 12 and 13.
The plates 1 and 2 are then assembled, their grooves coinciding with one another and projecting on either side of the surfaces in contact with the plates. The r.ainures thus cooperate to form one or more closed hollow spaces, but these spaces are not gas-tight. There is sufficient clearance between the contacting faces of the plates to allow the passage of steam when it is under high temperature and high pressure. The plates are then fixed together by any suitable means, for example by spot welding at different separate locations, preferably in the intervals of the grooves. For example there may be a weld point in the gap 30 (see fig. 4) between the outer turn of the groove 3 and the adjacent turn of the groove 4.
The number of these welding points is not sufficient to completely prevent the passage of steam between the plates in the spaces formed by the grooves and thus all these spaces are accessible to the steam without the latter having to circulate along the hollow space to reach one or the other part of the latter.
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The assembly in this state is placed in an autoclave and subjected to high pressure steam and therefore high temperature. It is advantageous to use a temperature of up to 1000 C, but the result can be achieved with any temperature above 100 C. The vapor acts on the magnesium to produce hydroxide. magnesium. The latter is a bulkier material than metallic magnesium and the increase in volume has the effect of completely filling the hollow spaces.
The expansion is sufficient to separate plates 1 and 2 from each other except where they are held by the welds, but the separation is very slight and only serves to ensure that the steam has ample access to it. all parts of the tubular space.
After the magnesium has been completely converted to magnesium hydroxide by the va-pour action, the device is removed from the autoclave and heated to remove water from the magnesium hydroxide. which transforms it into magnesium oxide. The magnesium oxide filling thus produced adheres firmly to the wire of the resistance element and also to the interior surfaces of the grooves forming the hollow spaces.
Heating is continued until all water that can be removed has been removed. The apparatus is heated partly by treatment in an oven, and partly by passing a current through the resistance element. When the drying is complete, the plates are brought together and fixed in this position by new welding points between adjacent turns of the helices or between laterally adjacent parts of any plane curve which is used. These welds are shown at 32 in Figures 1 and 4.
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The edges of the plates are then welded together over the entire circumference as seen at 34 in Figures 1 and 4. This can be done by electric welding or by gas welding, to ensure that the magnesium oxide - sium is completely protected from external influences. When the heating plate has been so prepared, it is assembled to the cuvette. No particular description of the method of assembly employed is necessary.
Although Figures 1 to 4 show a heating element in which a single resistance helix and its electrical insulator are housed in a hollow space, the invention is not limited to this case. Figure 5 of the drawings shows a modified form of the heating element in which two resistance helices 41 and 42 are placed in each hollow space formed by grooves 43 and 44 of the metal plates 46 and 47. Manufacturing details and the other construction details may be the same as those already described.
To operate the device, terminals 14 and 17 are connected to a current source. The connections to these terminals are controlled by switches which do not. part of the present invention. These connections are such that the two portions of the resistor can be connected in series or in parallel, or that a single resistor element can be used.
The current heats the resistance element and the heat is conducted through the magnesium oxide and the walls of the parts of the plates 1 and 2. The heat is also conducted by the flat parts of the plates 1 and 2 between the plates. grooves or hollow spaces.
Since the mass of metal to be heated is small, the heat from the resistance element 7
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the whole plate at serving temperature. The device is therefore ready to be used for cooking very soon after the stream is turned off. A few seconds are sufficient to turn the hotplate to red.
The action of the flat parts and of the flange constituting the outer edge of the heating plate tends to reinforce the plate to avoid deformation. As a result, when placing a pan on the heating plate, the bottom of the pan will be in intimate contact with virtually all the protrusions of the plate and there will therefore be good heat conduction between the heating plate and the plate. skillet. If this is aluminum or some other shiny metal, it does not easily receive heat from radiation. It is therefore important that it is in good contact with the heating plate so that high heat conduction can occur.
If the pan is of a material, for example pottery, which easily receives heat by radiation but is not a very good conductor of heat, plates 1 and 2 will heat such a pan better than a heater consisting of a spiral whose turns are not interconnected, because the radiation of each turn of the spiral, in the case of a tubular heater with non-connected turns, will be in all directions and some of the radiations at least will be directed parallel to the bottom of the pan and will therefore never reach either the latter or the bowl 19.
In the device described above, where the adjacent parts of the heating element are connected by plane parts, the radiation from these is almost entirely vertical. The radiation of the walls of the parts
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tubulars will not be in all directions because in the horizontal direction the flat part is in the path of this radiation and is at about the same temperature as the walls of the tubular parts. There will be downward radiation which will be reflected from the cuvette and therefore meet the surfaces of the tubular parts and the flat parts.
As this surface is not shiny, it easily absorbs this radiation and the heat radiated into the bowl is therefore not sent into the environment but is retained and eventually reaches the pan.
The bottom of the bowl is perforated, as indicated at 31 in fig. 3, but the surface of these openings is not sufficient, compared to the surface of the bowl, to seriously interfere with the reflection effect. described above. The openings 31 serve for the escape of liquids which can be spilled onto the heater and spill into the bowl.
CLAIMS ---------------------------
1. Electric heating device, characterized by a resistance heater having the shape of a plane curve and by sheet metal parts cooperating with this heater to resist the deformation out of the plane.