Brevet FR2464007A1 — publié le 19810227

- 4 - ELEMENT CHAUFFANT ELECTRIQUE. La présente invention concerne un élément chauffant électrique, compor- tant au moins7un conducteur d'électricité chauffant disposé dans une enve- loppe métallique primaire, de préférence cylindrique et supporté par un support en matière isolante, chacune des extrémités dudit conducteur chauf- fant étant reliée à un conducteur de connexion présentant une résistance ohmique inférieure à celle du conducteur chauffant et s'étendant vers une extrémité ouverte de ladite enveloppe qui est fermée à l'une de ses extré- mités frontales et isolée électriquement par rapport audit conducteur chauf- fant, l'agencement étant tel que les conducteurs de connexion dépassent de ladite extrémité ouverte de l'enveloppe, cependant qu'une matière isolante, notamment de l'oxyde de magnésium, disposée entre l'enveloppe et le conduc- teur chauffant, est comprimée par un rétrécissement de ladite.enveloppe. On connalt des éléments chauffants de ce genre qui sont placés sans jeu dans des évidements de dimensions convenables, ménagés dans un appareil à chauffer, de sorte que la chaleur produite par l'élément chauffé intéressé est transmise pratiquement sans pertes à l'appareil associé. L'isolement de l'élément chauffant qui est généralement prévu pour une tension nominale de 220V présente une tension de claquage d'environ 1,5 kV, qui s'est avérée suffisante, dans la plupart des cas. Toutefois, dans certains cas, par exemple lors de l'utilisation d'élé- ments chauffants du genre considéré dans des appareils appelés à freiner le développement de la corne chez les bovins par application de chaleur, il est souhaitable et, en fait, exigé, que la tension de claquage s'élève à 3,5 kV/cm. Or, puisque dans ce domaine, tout comme dans la plupart des autres ap- plications, les dimensions extérieures de l'élément chauffant sont déter- minées par l'appareil auquel il doit être incorporé, il n'est pas possible à présent, dans les conditions considérées, d'augmenter la tension de cla- quage en augmentant les dimensions de l'isolement. La présente invention a pour but de créer un élément chauffant du genre défini ci-dessus, qui permette d'augmenter la tension de claquage sans que cela n'entralne une diminution du pouvoir chauffant, ni une augmentation des dimensions extérieures de l'élément chauffant- par rapport aux éléments connus. L'élément chauffant selon l'invention, qui permet d'atteindre ce but, est remarquable en ce qu'il est introduit dans une seconde enveloppe métal- lique de dimensions plus grandes et de configuration analogue à celle de l'enveloppe primaire précitée, en ce qu'entre les deux enveloppes métalliques disposées coaxialement et espacées l'une de l'autre, il est prévu une matière isolante fortement comprimée ultérieurement, notamment de l'oxyde de magné- sium, et en ce que l'élément chauffant a été soumis à un traitement thermi- que, tant avant qu'après l'introduction dans ladite seconde enveloppe mé- tallique. Grâce à cet agencement, l'élément chauffant selon l'invention peut pré- senter les mêmes dimensions que celles des éléments chauffants classiques, et le mnme pouvoir chauffant que celui de ceux-ci, tout en permettant une augmentation de plus de 40% de la tension de claquage. Dans une forme d'exécution avantageuse de l'invention, l'enveloppe ex- térieure (seconde enveloppe) et l'isolement disposé entre les deux enve- loppes et fermant l'enveloppe extérieure dépassent de l'orifice de l'enve- loppe extérieure (primaire) d'une longueur correspondant sensiblement au diamètre de l'enveloppe extérieure, cependant que la face frontale libre de l'isolement présente un évidement espacé desdites enveloppes métalliques. Grâce à cet agencement, on obtient sans frais supplémentaires, par com- paraison avec les éléments chauffants connus dans lesquels l'orifice de l'enveloppe est fermé par un bouchon isolant à surface frontale plane, des trajets de courants de fuite plus longs et, par suite, une résistance plus grande aux courants de fuite. Dans un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, les con- ducteurs de connexion sont isolés au moyen de tubes de silicone ou analogues qui s'étendent jusque dans l'évidement frontal de l'isolement et qui sont appliqués sur ce dernier par leurs surfaces frontales respectives corres- pondantes. Les Figures annexées représentent, à titre d'illustration, mais non de limitation, un mode de réalisation de l'invention à l'échelle 2: 1. La Figure 1 montre un élément chauffant électrique, en coupe longitu- dinale. La Figure 2 est une coupe prise suivant la ligne II-II de la Figure 1. L'élément chauffant électrique représenté sur les Figures comporte un conducteur chauffant 1 électrique enroulé en spirale (c'est-à-dire de ma- nière hélicoïdale) sur un support 2 en matière isolante, notamment en matière céramique. Les extrémités du conducteur chauffant 2 sont reliées chacune électriquement à un conducteur de connexion 3, 4 dont la section est plus grande que celle du conducteur chauffant 1, ces conducteurs de connexion étant formés d'un matériau dont la résistance ohmique est inférieure à celle du conducteur chauffant 1. Le support 2 portant le conducteur chauffant 1 est placé dans une enveloppe 5 cylindrique en acier isolée électriquement par rapport au conducteur chauffant; le support 2 est disposé coaxialement dans cette enveloppe 5 qui est, de préférence, formée d'acier inoxydable. Auparavant, les conducteurs 3, 4 sont placés dans des canaux 6 ménagés dans le support 2, de manière à s'étendre vers l'extérieur du support et à dépasser de celui-ci. L'enveloppe 5 présente une extrémité fermée par un fond 7 en acier. Un disque 8 en matière isolante est disposé entre ce fond et l'extré- mité frontale du support 2 adjacente audit fond 7. Par ailleurs, l'enveloppe 5 est remplie d'une matière isolante 9, cons- tituee notamment par de l'oxyde de magnésium granulaire. L'orifice de l'en- veloppe 5 est obturé par un bouchon 9' en matière isolante que traversent les conducteurs de connexion 3, 4. L'enveloppe 5 a été rétrécie radialement, sur toute sa longueur, de sorte que toutes les matières isolantes placées à l'intérieur de cette en- veloppe sont fortement comprimées. Après l'opération de rétrécissement, l'ensemble considéré a été soumis à un traitement thermique à environ 900'C assurant le séchage complet des matières isolantes. Cet ensemble a ensuite été introduit coaxialement dans une seconde enveloppe 10 de dimensions plus grandes. Cette seconde enveloppe présente une configuration analogue à celle de l'enveloppe 5. Le fond 7 de cette dernière prend appui sur un disque 11 en matière isolante.placé dans l'enveloppe 10. L'enveloppe 10 ne présente pas seulement un diamètre intérieur plus grand que celui de l'enveloppe 5 mais, également, une longueur supérieure à celle de cette dernière, de sorte que l'enveloppe 10 dépasse de l'enve- loppe 5, du côté des orifices respectifs de ces enveloppes. La seconde enveloppe 10 est également remplie d'une matière isolante 12, de préférence d'oxyde de magnésium, qui est fortement comprimée par un rétrécissement radial ultérieur de l'enveloppe 10, cette matière isolante 12 étant appliquée, de ce fait, de manière étanche et avec conjugaison de forces contre les conducteurs de connexion 3 et 4. En vuede l'augmentation de la résistance aux courants de fuite, la face frontale libre de la matière isolante 12 fortement comprimée et également sé- chée à fond par un traitement thermique à 9000C est pourvue d'un évidement 13 présentant un diamètre plus petit que celui de l'enveloppe 10. A l'extérieur de l'élément chauffant, les conducteurs de connexion 3 et 4 sont entourés de tubes de silicone 14 qui pénètrent dans l'évidement 13 et s'appliquent, par leurs faces frontales respectives, contre l'isolement 12. On indiquera ci-dessous, à titre d'exemple, que pour une pluralité d'éléments chauffants selon l'invention, présentant chacun un diamètre ex- térieur de 16 mm et une longueur de 80 mm, prévus pour une tension nominale de 220V et une puissance de 315W, on a trouvé, par mesure, une tension de claquage de 3 800 à 4 OOOV à l'enveloppe 10, cependant qu'on a mesuré une tension de claquage de 2 OOOV à 2 500V à l'enveloppe 5 dont le diamètre était de 11,5 mm. L'épaisseur de paroi de chacune de ces enveloppes était d'environ 1 mm. Dans un autre élément chauffant analogue, présentant des dimensions identiques, mais prévu pour une puissance de 240W, on a mesuré, à l'enveloppe intérieure 5, une tension de claquage de 2 200V et, à l'enveloppe extérieure, une tension de claquage de 3 900V, tandis que dans les éléments chauffants connus de mêmes dimensions extérieures, on mesure une tension de claquage d'environ 2 500V. Il convient de noter. quë toutes les caractéristiques prises séparément ou en toute combinaison, qui sont indiquées dans la description-ci-dessus ou sur les Figures annexées sont à considérer caractéristiques essentielles de l'invention. * Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisa- gées et sans quel'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. 246 4007 REVENDICATIONS 1.- Elément chauffant électrique, comportant au moins un conducteur d'électricité chauffant disposé dans une enveloppe métallique primaire de préférence cylindrique et supporté par un support en matière isolante, chacune des extrémités dudit conducteur chauffant étant reliée à un conducteur de connexion présentant une résistance ohmique inférieure à celle du conducteur chauffant et s'étendant vers une extrémité ouverte de ladite enveloppe qui est fermée à l'une de ses extrémités frontales et isolée électriquement par rapport audit conducteur chauffant, l'agencement étant tel que les conducteurs de connexion dépassent de ladite extrémité ouverte de l'enveloppe, cependant qu'une matière isolante, notamment de l'oxyde de magnésium, disposée entre l'enveloppe et le conducteur chauffant, est com- primée par un rétrécissement de ladite enveloppe, caractérisé en ce qu'il est introduit dans une seconde enveloppe métallique (10) de dimensions plus grandes et de configuration analogue à celle de l'enveloppe primaire (5) précitée, en ce qu'entre les deux enveloppes (5, 10) métalliques disposées coaxialement et espacées l'une de l'autre, il est prévu une matière isolante (12) fortement comprimée ultérieurement, notamment de l'oxyde de magnésium, et en ce que l'élément chauffant a été soumis à un traitement thermique, tant avant qu'après l'introduction dans ladite seconde enveloppe métallique (10). 2.- Elément chauffant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde enveloppe (10) et l'isolement (12) disposé entre les deux enveloppes (5, 10) et fermant la seconde enveloppe (10) dépassent de l'ori- fice de ladite enveloppe primaire (5) d'une longueur correspondant sensible- ment au diamètre de la seconde enveloppe (10), cependant que la face fron- tale libre de l'isolement (12) présente un évidement (13) espacé desdites enveloppes métalliques (5,10). 3.- Elément chauffant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les conducteurs de connexion (3, 4) sont isolés au moyen de tubes (14) de silicone ou analogues qui s'étendent jusque dans ledit évidement (13) de l'isolement et qui s'appliquent sur ce dernier par leurs surfaces frontales respectives correspondantes.