Brevet FR2556167A1 — publié le 19850607

L'invention concerne un corps de chauffe électri- que à douille comportant au moins un élément chauf- fant qui est placé dans une enveloppe tubulaire métalli- que, constituée notamment par du cuivre, de manière à y être électriquement isolé, le matériau isolant é- tant comprimé par réduction de l'enveloppe. Des corps de chauffe de ce type sont connus et dé- crits par le brevet DE -U- 74 00 309. Il sont intro- duits sans jeu dans un alésage de dimensions correspon- dantes d'un appareil qui doit 8tre chauffé de manière que la chaleur produite par le corps de chauffe à douille puisse 8tre transmise presque sans pertes à l'appareil qui doit être chauffé. Il est également connu d'associer à des corps de chauffe à douille de ce type des régulateurs de tempe- rature qui, lorsque la température de consigne est at- teinte, débranchent le corps de chauffe électrique à douille et, lorsque la température redevient inférieure d'une certaine quantité à la température de consigne, enclenchent de nouveau le corps de chauffe à douille, de manière que la température reste à peu pr-s cons- tante. Cependant, s'il y a lieu de craindre dans l'appa- reil qui doit être chauffé au moyen du corps de chauffe à douille, un apport de chaleur supplémentaire dd par exemple à de la chaleur de frottement, il peut toujours se produire, dans un appareil déjà porté à la tempéra- ture de consigne, une surchauffe temporaire qui ne peut être corrigée qu'avec un retard considérable par le régulateur de température qui agit sur le corps de chauff à douille, le régulateur de température ne ré- enclenchant le corps de chauffe à douille que lorsque la température de l'appareil s'est abaissée, mais sans pouvoir empêcher la surchauffe intermédiaire. Le but de l'invention est de permettre la réali- sation d'un corps de chauffe à douille du type ini- tialement défini dans lequel des moyens et des mesures -2 2556167 simples et faciles à appliquer au stade de la fabrica- tion évitent toute surchauffe de l'appareil dans la zone du corps de chauffe à douille et de ce corps de chauffe lui-même. Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que l'enveloppe de l'élément chauffant est entouraepar une enveloppe extérieure métallique préfabriquée ayant une forme annulaire fermée et un diamètre supérieur à celui de l'enveloppe de l'élément chauffant et montée de manière à avoir le même axe que cet élément, l'en- semble des deux enveloppes définissant un espace annu- laire, délimité par des sections circulaires et fermé du c8té frontal, dans lequel se trouve une canalisa- tion de forme hélico!dale qui entoure l'enveloppe de l'élément chauffant, et contient un fluide réfrigé- rant et qui comporte des raccords la reliant à l'ex- térieur, les espaces intermédiaires qui restent li- bres dans l'espace annulaire étant remplis par une substance granuleuse et/ou pulvérulente, très bonne conductrice de la chaleur et fortement compactée par réduction de l'enveloppe. On obtient de cette manière un corps de chauffe électrique à douille, que l'on peut d'ailleurs utili- ser également, au choix, comme radiateur, excluant a priori toute surchauffe de l'objet qui doit être chaunt. le corps de chauffe à douille de ce type se dis- tingue par sa forme à la fois simple et compacte qui est de nature à favoriser une transmission rapide et uniforme, à toute la surface du corps de chauffe à douille, de la chaleur produite par le chauffage ou du refroidissement assuré par le milieu réfrigérant. Il est avantageux que la canalisation tubulaire hélicoïdale qui véhicule le fluide réfrigérant soit montée à proximité de l'une au moins des enveloppes. 1D'autres modes de réalisation avantageux améliorent les conditions d'échange de la chaleur consistant en ce que l'enveloppe extérieure et la substance granuleuse et/ou pulvérulente sont constituées par du métal très - 3 - 2556167 bon conducteur de la chaleur, notamment par du cuivre, et que, de plus, la fermeture de l'espace annulaire aux extrémités de l'espace annulaire est réalisée par des pièces annulaires adhérentes constituées notamment par du cuivre. Pour améliorer encore les conditions d'échange de la chaleur et pour réduire l'encombrement du corps de chauffe à douille décrit ci-dessus, il est avantageux de donner à la section de la canalisation hélicoïdale un profil polygonalde manière que l'une de ses sur- faces puisse s'appliquer contre l'une au moins des enve- loppes. Un mode de réalisation préféré se distingue en ce que la canalisation qui véhicule le fluide réfrigérant a une section approximativement rectangulaire et en ce que cette canalisation véhiculant le liquide réfrigé- rant est, dans le sens de la longueur de son profil, orientée dans le sens de la longueur des enveloppes. La canalisation qui véhicule le fluide réfrigé- rant peut d'ailleurs comporter des zones successives dans lesquelles les pas d'enroulement sont différents, de manière que le refroidissement soit intensifié ou atténué en des points déterminés du corps de chauffe à douille. Il est également possible de faire en sorte que la canalisation véhiculant le fluide réfrigérant ne s'étende que sur une partie de l'appareil de chauffage Un autre mode de réalisation du corps de chauffe à douille suivant l'invention se distingue par l'utili- sation d'une canalisation de refroidissement repliée en forme d'U dont les branches orientées dans le même sens, sont au même niveau et très rapprochées et s'enroulent suivant des hélices de même diamètre de spires, leurs deux extrémités sortant de l'espace annulaire au niveau d'une extrémité commune de l'enroulement. Les extrémités de la canalisation parcourue par le fluide réfrigérant peuvent alors être orientées à peu -4- = 4 - 2556167 près dans le sens radial pour sortir par des ouvertures correspondantes ménagées dans l'enveloppe extérieure. Un mode de réalisation avantageux dans certains cas consiste en ce que les extrémités des canalisations par- courues par le fluide réfrigérant sortent suivant des axes parallèles en traversant des ouvertures correspon- dantes ménagées dans les pièces annulaires montées du côté frontal. Dans un procédé préféré, simple et, en même temps, économiquement avantageux pour la fabrication du corps de chauffe à douille décrit cidessus, la canalisation parcourue par le fluide réfrigérant, qui a primitivement une section ronde, prend, lors de la réduction du dia- mètre de l'enveloppe et par suite de cette réduction, un profil polygonal et est appliquéecontre les envelop- pes avec mise en contact des surfaces. L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée au moyen d'un exemple de réalisation en se référant au dessin. La figure 1 est une coupe longitudinale d'un corps de chauffe électrique à douille suivant l'invention. La figure 2 est une vue avant d'une pièce de détail préfabriquée faisant partie du corps de chauffe. Comme le montre la figure 1, une enveloppe cylindri- que 1 en cuivre, fermée du c8té frontal par une paroi frontale 2 en cuivre, contient un conducteur chauffant électrique 3 hélicoldal isolé, le matériau d'isolement ayant été compacté par réduction de l'enveloppe 1 dans le sens du diamètre. les canalisations électriques 5 aboutissant au con- ducteur chauffant 3 sortent suivant des axes parallèles de l'enveloppe 1. De plus, l'enveloppe 1 est entourée par uoedeuxiè- me enveloppe cylindrique 6, également en cuivre, qui a un diamètre supérieur à celui de l'enveloppe 1 et est montée de manière à avoir le même axe qu'elle et qui délimite avec elle un espace annulaire ayant une sec- - 5 - 2556167 tion circulaire. Cet espace contient une canalisation tubulaire 7 enroulée en hélice et parcourue par un fluide de re- froidissement dont les raccords 8 sont, comme l'in- dique la figure 2, orientés suivant des axes paral- lèles. Les espaces intermédiaires qui restent dans l'es- pace annulaire sont remplis par une substance granu- leuse et/ou pulvérulente 9 en cuivre. Du c8té frontal de l'espace annulaire, des piè- ces annulaires 10 sont encastrées hermétiquement et la substance 9 a été compactée par réduction du dia- mètre de l'enveloppe 6, la masse isolante 4 pouvant être compactée à nouveau. Il est avantageux que la canalisation tubulaire 7 parcourue par le fluide réfrigérant ait originellement des sectionscirculaires qui sont ensuite déformées, lors de la réduction du diamètre de l'enveloppe, de manière à prendre une forme d'un tube de section es- sentiellement rectangulaire et à s'appliquer contre les enveloppes 1 et 6 avec mise en contact des surfaces Pour que les deux raccords 8 de la canalisation 7 parcourue par le fluide réfrigérant puissent sortir d'une extrémité commune du corps de chauffe à douille, la canalisation tubulaire 7 parcourue pax le fluide réfrigérant a d'abord été, comme le montre la figure 2, pliée au milieu de sa longueur de manière à former un U dont les deux branches sont parallèles. Ensuite, les deux branches ont été enroulées en- semble en hélice avec le même diamètre de spires, puis les extrémités des branches, qui forment les raccords 8, ont été pliées de manière à avoir des axes parallè- les pour pouvoir sortir par des ouvertures profilées ménagées dans l'une des pièces annulaires 10, Comme X montre la figure 1, la canalisation tubu- laire 7 parcourue par le fluide réfrigérant comporte une zone o le pas d'enroulement est plus petit et une - 6- 2556167 deuxième zone o le pas d'enroulement est plus grand, ce qui permet d'accentuer ou d'atténuer le refroi- dissement dans les zones correspondantes. L'extrémité de l'enveloppe située du c8te opposé au fond 2 comporte un bouchon 11 de type classique qui assure une fermeture hermétique et est traversé par les canalisations électriques 5. Toutes les particularités nouvelles figurant isolément et/ou en combinaison dans la deseription et/ou le dessin sont considérées comme essentielles pour l'invention. - 7- REVENDICATIONS - 1. Corps de chauffe électrique à douille comportant au moins un élément chauffant qui est placé dans une enveloppe tubulaire métallique, constituée notamment par du cuivre, de manière à y être électriquement isolé, le matériau isolant étant compacté par réduc- tion de l'enveloppe, caractérisé en ce que l'envelop- pe (1) de l'élément chauffant (3) est entourée par une enveloppe extérieure métallique (6) préfabriquée ayant une forme annulaire fermée et un diamètre supérieur à celui de l'enveloppe I de l'élément chauffant (3) et montée de manière à avoir le même axe que cet élément, l'ensemble des deux enveloppes définissant un espace annulaire, délimité par des sections circulaires et fermé du c8té frontal, dans lequel se trouve une cana- lisation tubulaire (7) de forme hélicoldale qui en- toure l'enveloppe (1) de l'élément chauffant (3) et contient un fluide réfrigérant et qui comporte des rao- cords (8) la reliant à l'extérieur les espaces inters médiaires qui restent libres dans l'espace annulaire étant remplis par une substance (9) granuleuse et/ou pulvérulente, très bonne conductrice de la chaleur et fortement compactée par réduction de l'enveloppe. 2. Corps de chauffe à douille selon la revendication 1 caractérisé en ce que la canalisation tubulaire (7) parcourue par le fluide réfrigérant est montée à pro- ximité de l'une au moins des enveloppes (1,6). 3. Corps de chauffe à douille selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe ex- térieure (6) est constituée par un métal très bon con- ducteur de la chaleur, notamment par du cuivre. 4. Corps de chauffe à douille selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qute la substance (9) granuleuse et/ou pulvérulente est constituée au moins en grande partie par du cuivre. 5. Corps de chauffe à douille selon l'une des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que la fermeture de - 8 - 258-6 556167 l'espace annulaire aux extrémités de l'espace annulai- re est réalMsée par des pièces-annulaires (10) adhé- rentes constituées notamment par du cuivre. 6. Corps de chauffe à douille selon l'une des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que la canalisation tubulaire (7) qui contient le fluide réfrigérant à un profil de section polygonalede telle manière qu'elle s'applique, par contact des surfaces, contre au moins l'une des enveloppes (1,6). 7. Corps de chauffe à douille selon la revendication 6, caractérisé en ce que la canalisation tubulaire (7) contenant le fluide réfrigérant a un profil de section approximativement rectangulaire et que la canalisation tubulaire (7) contenant le fluide réfrigérant est o- rientée de telle manière que les côtés les plus longs de son profil soient dans le sens de la longueur des enveloppes (1,6). 8. Corps de chauffe à douille selon l'une des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que la canalisation tu- bulaire (7) contenant le fluide réfrigérant comporte des zones successives dans lesquelles les pas d'en- roulement sont différents. 9. Corps de chauffe à douille selon l'une des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que la canalisation tubulaire (7) contenant le fluide réfrigérant est constituée et montée de manière à ne s'étendre que sur une partie de la longueur de l'élément de chauf- fage électrique (3). 10. Corps de chauffe à douille selon l'une des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une ca- nalisation tubulaire (7) recourbée en forme d'U dont les branches, orientées dans le même sens, sont au même niveau et très rapprochées et s'enroulent suivant des hélices de même. diamètre de spires, leurs deux ex- t?:émités sortant de l'espace annulaire au niveau d'une extrémité commune de l'enroulement. - 9 - 2556167 11. Corps de chauffe à douille selon l'une des revendica- tions 1 à 10, caractérisé en ce que les extrémités de la canalisation tubulaire (7) parcourue par le liquide réfrigérant sont orientées à peu près dans le sens ra- dial pour sortir par des ouvertures correspondantes mé- nagées dans l'enveloppe extérieure (6). 12. Corps de chauffe à douille selon l'une des revendica- tions 1 à 10, caractérisé en ce que les extrémités des canalisations tubulaires (7) parcourues par le fluide réfrigérant sortent suivant des axes parallèles en tra- versant des ouvertures correspondantes ménagées dans les pièces annulaires (10) montées du c8té frontal. 13. Procédê de fabrication du corps de chauffe à douille dé- crit ci-dessus, caractérise en ce que la canalisation tubulaire (7) destinée au fluide réfrigérant, qui a pri- mitivement un profil de section rond, prend9 lors de la réduction du diamètre de l'enveloppe et par suite de cette réduction, un profil polygonal et est appliquée contre les enveloppes (1,6) avec mise en contact des surfaces,