EP0418159A1 - Immersion heater for heating natural water, especially immersion heater with a heating element to be inserted through a wall - Google Patents

Immersion heater for heating natural water, especially immersion heater with a heating element to be inserted through a wall Download PDF

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EP0418159A1
EP0418159A1 EP90402525A EP90402525A EP0418159A1 EP 0418159 A1 EP0418159 A1 EP 0418159A1 EP 90402525 A EP90402525 A EP 90402525A EP 90402525 A EP90402525 A EP 90402525A EP 0418159 A1 EP0418159 A1 EP 0418159A1
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EP90402525A
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Guy Joze
Florence Cantin Fayet
Bernard Gautier
Gilles Bidon
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Vulcanic
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Vulcanic
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    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818—Arrangement or mounting of electric heating means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
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    • H05B3/82—Fixedly-mounted immersion heaters

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Abstract

The invention relates to an immersion heater, in particular for heating natural water, comprising a mounting flange (2) through which passes at least one heating element (1). It comprises a stuffing-box (3, 5) mounted on the flange to ensure the sealing between the flange and the heating element. <IMAGE>

Description

Les thermoplongeurs actuels sont constitués en général d'un ou plusieurs éléments chauffants brasés sur un flasque en bronze ou soudés sur un flasque en acier inoxydable. Ce flasque peut être fileté pour être vissé sur la paroi de l'enceinte à chauffer avec interposition d'un joint plat, ou peut être embouti auquel cas l'étanchéité avec la paroi est réalisée à l'aide d'un joint torique.Current immersion heaters generally consist of one or more heating elements brazed on a bronze flange or welded on a stainless steel flange. This flange can be threaded to be screwed onto the wall of the enclosure to be heated with the interposition of a flat seal, or can be stamped in which case the seal with the wall is achieved using an O-ring.

L'élément chauffant se présente généralement sous la forme d'un solénoïde noyé dans un isolant, le tout étant disposé dans un tube réalisé en cuivre nickelé ou encore en acier inoxydable.The heating element is generally in the form of a solenoid embedded in an insulator, the whole being placed in a tube made of nickel-plated copper or even stainless steel.

Le chauffage des eaux naturelles à l'aide de tels éléments de chauffage à flux constant pose un certain nombre de problèmes difficiles à résoudre.The heating of natural waters using such constant flow heating elements poses a number of difficult problems to solve.

Tout d'abord, la présence du chlore dans l'eau entraîne des phénomènes de corrosion très brutale par piquration et sous contrainte, en particulier pour les aciers inoxydables.First of all, the presence of chlorine in water leads to very brutal corrosion phenomena by pitting and under stress, in particular for stainless steels.

Par ailleurs, les dépôts calcaires peuvent entaîner des surchauffes et accélérer brutalement la corrosion et même éventuellement fondre l'élément chauffant.Furthermore, lime deposits can cause overheating and suddenly accelerate corrosion and even possibly melt the heating element.

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 thermoplongeur, notamment pour le chauffage des eaux naturelles, comprenant un flasque de montage traversé par au moins un élément chauffant, caractérisé par le fait qu'il comprend un presse-étoupe monté sur le flasque pour assurer l'étanchéité entre le flasque et l'élément chauffant.To this end, the subject of the invention is an immersion heater, in particular for heating natural waters, comprising a mounting flange traversed by at least one heating element, characterized in that it comprises a cable gland mounted on the flange to seal between the flange and the heating element.

Chaque élément chauffant est par conséquent monté par l'intermédiaire d'un presse-étoupe, ce qui évite les problèmes de brasure et de soudure qui entraînent une hétérogénéité métallique ou de structure, ce qui permet par conséquent d'améliorer la tenue à la corrosion.Each heating element is therefore mounted via a cable gland, which avoids the problems of soldering and soldering which lead to metallic heterogeneity. or structure, which consequently improves the resistance to corrosion.

Afin de faciliter le montage, le presse-étoupe est de préférence serti sur le flasque.In order to facilitate assembly, the cable gland is preferably crimped on the flange.

L'étanchéité entre le flasque et la paroi de l'enceinte sur laquelle est monté le thermoplongeur est avantageusement réalisée à l'aide d'une nervure formée à la périphérie du flasque pour coopérer avec un joint plat disposé entre le flasque et la paroi de l'enceinte.The seal between the flange and the wall of the enclosure on which the immersion heater is mounted is advantageously produced using a rib formed at the periphery of the flange to cooperate with a flat seal disposed between the flange and the wall of the enclosure.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, on prévoit trois éléments chauffants en épingle à cheveux dont chaque extrémité traverse le flasque à travers un presse-étoupe et est reliée à un connecteur disposé à l'extérieur du flasque.In a particular embodiment of the invention, three hairpin heating elements are provided, each end of which passes through the flange through a cable gland and is connected to a connector disposed outside the flange.

Plus particulièrement, le connecteur peut comporter douze bornes disposées sensiblement en cercle, les première, septième et neuvième bornes étant isolées, la deuxième borne étant reliée à la douzième, la troisième borne étant reliée à la cinquième et à la onzième, la quatrième borne étant reliée à la sixième, et la huitième borne étant reliée à la dixième.More particularly, the connector may include twelve terminals arranged substantially in a circle, the first, seventh and ninth terminals being isolated, the second terminal being connected to the twelfth, the third terminal being connected to the fifth and to the eleventh, the fourth terminal being connected to the sixth, and the eighth terminal being connected to the tenth.

Un tel agencement permet toutes les connections possibles pour les éléments chauffants et notamment un montage soit en étoile, soit en triangle.Such an arrangement allows all possible connections for the heating elements and in particular a mounting either in a star or in a triangle.

Le connecteur peut notamment se présenter sous la forme d'une plaque, la liaison entre les troisième, cinquième et onzième bornes étant réalisée d'un côté de la plaque, et les liaisons entre les deuxième et douzième, quatrième et sixième, et huitième et dixième bornes respectivement étant réalisées de l'autre côté de la plaque.The connector may in particular be in the form of a plate, the connection between the third, fifth and eleventh terminals being made on one side of the plate, and the connections between the second and twelfth, fourth and sixth, and eighth and tenth terminals respectively being made on the other side of the plate.

Les bornes peuvent être constituées par des trous traversant la plaque, ces trous étant, avant branchement des éléments chauffants, fermés par un bouchon susceptible d'être perforé de manière à révéler une éventuelle erreur à la mise en service.The terminals may consist of holes passing through the plate, these holes being, before connection of the heating elements, closed by a plug capable of being perforated so as to reveal a possible error during commissioning.

Dans le cas où le fil chauffant de l'élément chauffant est enroulé en hélice, un thermo-couple peut être disposé dans l'axe de l'hélice.In the case where the heating wire of the heating element is wound in a helix, a thermocouple can be placed in the axis of the helix.

Ce thermocouple permet une détection de température qui peut avoir plusieurs fonctions, notamment une détection et une limitation de la température de l'élément chauffant par intermédiaire d'une régulation électronique, une détection du tartre, ce dernier entraînant une résistance thermique supplémentaire, de sorte qu'à flux constant, il y a élévation de température, ainsi qu'une détection et une régulation du niveau par manque de liquide qui entraîne également une élévation de température.This thermocouple allows a temperature detection which can have several functions, in particular a detection and a limitation of the temperature of the heating element by means of an electronic regulation, a detection of tartar, the latter causing an additional thermal resistance, so that at constant flow, there is a rise in temperature, as well as detection and regulation of the level by lack of liquid which also causes a rise in temperature.

Avantageusement, ce thermocouple est monté dans un tube de support formant une borne d'alimentation pour le fil chauffant de l'élément chauffant.Advantageously, this thermocouple is mounted in a support tube forming a supply terminal for the heating wire of the heating element.

On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif des modes de réalisation particuliers de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :

  • - la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale d'un thermoplongeur selon l'invention,
  • - les figures 2 et 3 représentent deux modes de montage possibles pour les éléments chauffants de ce thermoplongeur,
  • - la figure 4 est une vue de dessus du connecteur de ce thermoplongeur,
  • - la figure 5 en est une vue de dessous,
  • - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 4,
  • - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 4,
  • - la figure 8 est une vue en coupe axiale d'un élément chauffant de ce thermoplongeur,
  • - la figure 9 est une vue en coupe à plus grande échelle selon la ligne IX-IX de la figure 8,
  • - la figure 10 est une vue similaire à la figure 9 d'une variante de réalisation, et
  • - la figure 11 est une vue en coupe axiale de cette variante.
We will now describe, by way of nonlimiting example, specific embodiments of the invention with reference to the appended schematic drawings in which:
  • FIG. 1 is a view in axial half-section of an immersion heater according to the invention,
  • FIGS. 2 and 3 represent two possible mounting methods for the heating elements of this immersion heater,
  • FIG. 4 is a top view of the connector of this immersion heater,
  • - Figure 5 is a bottom view,
  • FIG. 6 is a sectional view along line VI-VI of FIG. 4,
  • FIG. 7 is a sectional view along line VII-VII of FIG. 4,
  • FIG. 8 is a view in axial section of a heating element of this immersion heater,
  • FIG. 9 is a sectional view on a larger scale along the line IX-IX of FIG. 8,
  • FIG. 10 is a view similar to FIG. 9 of an alternative embodiment, and
  • - Figure 11 is an axial sectional view of this variant.

On voit sur la figure 1 un élément chauffant 1 en épingle à cheveux monté sur le flasque 2 du thermoplongeur.We see in Figure 1 a heating element 1 hairpin mounted on the flange 2 of the immersion heater.

Ce flasque 2 est réalisé en tôle emboutie et comporte un certain nombre de trous pour le passage des extrémités des éléments 1. Des douilles 3 sont serties dans ces trous avec interposition d'un joint torique d'étanchéité 4.This flange 2 is made of stamped sheet metal and has a certain number of holes for the passage of the ends of the elements 1. Sockets 3 are crimped in these holes with the interposition of an O-ring seal 4.

Les douilles 3 sont filetées intérieurement pour coopérer avec un bouchon 5 fileté extérieurement de manière à former un presse-étoupe avec un joint torique 6 susceptible d'être écrasé au fond de la douille 3 par le bouchon 5.The sockets 3 are internally threaded to cooperate with a plug 5 externally threaded so as to form a cable gland with an O-ring 6 capable of being crushed at the bottom of the socket 3 by the plug 5.

Les extrémités des éléments chauffants 1 traversent la douille 3 et le bouchon 5 et sont connectées à un connecteur 7 qui sera décrit plus en détail ci-après.The ends of the heating elements 1 pass through the socket 3 and the plug 5 and are connected to a connector 7 which will be described in more detail below.

Le flasque 2 est monté sur la paroi 8 de l'enceinte à chauffer par exemple à l'aide de vis engagées dans des trous 9 du flasque (figure 2).The flange 2 is mounted on the wall 8 of the enclosure to be heated, for example using screws engaged in holes 9 in the flange (FIG. 2).

Le flasque 2 comporte en outre une nervure 10 emboutie à sa périphérie, cette nervure venant écraser un joint plat 11 disposé contre la paroi 8 à l'extérieur de l'enceinte.The flange 2 further comprises a rib 10 stamped at its periphery, this rib coming to crush a flat seal 11 disposed against the wall 8 outside the enclosure.

Le joint 11 assure par conséquent l'étanchéité entre la paroi 8 et le flasque 2, le joint 4 assure l'étanchéité entre le flasque 2 et le presse-étoupe, et le joint 6 assure l'étanchéité entre le presse-étoupe et l'élément chauffant 1.The seal 11 therefore seals between the wall 8 and the flange 2, the seal 4 seals between the flange 2 and the gland, and the seal 6 seals between the gland and the heating element 1.

Les figures 2 et 3 montrent deux façons de monter trois éléments chauffants 1 sur une bride 2 munie de six presse-étoupes d'étanchéité.Figures 2 and 3 show two ways to mount three heating elements 1 on a flange 2 provided with six sealing cable glands.

Dans la figure 2, trois éléments identiques 1 sont montés circulairement adjacents les uns aux autres alors que dans la figure 3 deux éléments de mêmes dimensions sont montés parallèlement l'un à l'autre et un troisième élément de plus grande dimension est monté perpendiculairement aux deux premiers éléments.In FIG. 2, three identical elements 1 are mounted circularly adjacent to one another while in FIG. 3 two elements of the same dimensions are mounted parallel to each other and a third element of larger dimension is mounted perpendicular to the first two elements.

Ces deux agencements assurent une bonne convection de l'eau de sorte que les dépôts éventuels de tartre ne colmatent pas le passage entre les différents éléments.These two arrangements ensure good convection of the water so that any scale deposits do not block the passage between the different elements.

Les figures 4 à 7 représentent le connecteur 7 formé dans une plaque circulaire 12 réalisée dans un matériau isolant.Figures 4 to 7 show the connector 7 formed in a circular plate 12 made of an insulating material.

Douze trous 21 à 32 sont percés en cercles à distance régulière autour de la plaque 12 pour former des bornes de raccordement pour les extrémités des éléments chauffants 1.Twelve holes 21 to 32 are drilled in circles at regular intervals around the plate 12 to form connection terminals for the ends of the heating elements 1.

Les trous 21, 27 et 29 sont isolés des autres alors que, d'un côté de la plaque 12, trois barrettes métalliques 40, 41 et 42 relient les trous 22 et 32, 24 et 26, et 28 et 30 respectivement et que, de l'autre côté de la plaque 12, une barrette 43 relie les bornes 23, 25 et 31.The holes 21, 27 and 29 are isolated from the others whereas, on one side of the plate 12, three metal bars 40, 41 and 42 connect the holes 22 and 32, 24 and 26, and 28 and 30 respectively and that, on the other side of the plate 12, a bar 43 connects the terminals 23, 25 and 31.

Enfin, des bouchons 44 ferment les trous des différentes bornes, ces bouchons étant percés lors de la connection des éléments 1.Finally, plugs 44 close the holes of the various terminals, these plugs being drilled during the connection of the elements 1.

On constate que l'on réalise un montage en triangle en alimentant le connecteur aux bornes 24, 28 et 32 et en connectant les trois éléments chauffants aux bornes 22 et 24, 26 et 28, et 30 et 32 respectivement.It can be seen that a triangle mounting is produced by supplying the connector to terminals 24, 28 and 32 and by connecting the three heating elements to terminals 22 and 24, 26 and 28, and 30 and 32 respectively.

Par contre, on réalise un montage en étoile en alimentant le connecteur aux bornes 21, 27 et 29 et en connectant les éléments chauffants aux bornes 21 et 23, 25 et 27, et 29 et 31 respectivement.On the other hand, a star assembly is carried out by supplying the connector to terminals 21, 27 and 29 and by connecting the heating elements to terminals 21 and 23, 25 and 27, and 29 and 31 respectively.

La figure 8 représente une extrémité de l'élément chauffant 1 dans lequel le fil chauffant 50 est enroulé hélicoïdalement.FIG. 8 represents an end of the heating element 1 in which the heating wire 50 is wound helically.

Une tige en céramique 51 possède deux trous 52 pour le passage des deux fils 53 d'un thermo-couple 54 formé à l'extrémité de la tige 51. La tige 51 est elle-même engagée dans un tube 55 traversant un bouchon 56 formé à l'extrémité du tube extérieur 57 de l'élément chauf fant 1, pour maintenir le thermo-couple 54 dans l'axe de l'élément 1 et par conséquent de l'hélice formé par le fil à la distance souhaitée de l'extrémité de l'élément 1. Le tube sert également de borne d'alimentation pour le fil chauffant 50.A ceramic rod 51 has two holes 52 for the passage of the two wires 53 of a thermocouple 54 formed at the end of the rod 51. The rod 51 is itself engaged in a tube 55 passing through a plug 56 formed at the end of the outer tube 57 of the fant element 1, to maintain the thermocouple 54 in the axis of the element 1 and therefore of the helix formed by the wire at the desired distance from the end of element 1. The tube also serves as a supply terminal for the heating wire 50.

Le fil 50 ainsi que le thermo-couple et ses organes de support sont noyés dans une poudre isolante 58.The wire 50 as well as the thermocouple and its support members are embedded in an insulating powder 58.

Le thermo-couple 54 permet de déterminer la température à l'intérieur de l'élément 1 et par conséquent au niveau du fil, ce qui permet de limiter la température de ce dernier pour augmenter sa durée de vie, de limiter la température de l'élément chauffant pour ne pas dégrader le produit à chauffer, et de détecter une épaisseur de tartre ou de dépôt quelconque ou encore un manque de liquide dans l'enceinte à chauffer.The thermocouple 54 makes it possible to determine the temperature inside the element 1 and consequently at the level of the wire, which makes it possible to limit the temperature of the latter to increase its service life, to limit the temperature of the 'heating element not to degrade the product to be heated, and to detect any thickness of scale or any deposit or a lack of liquid in the enclosure to be heated.

Dans la variante des figures 10 et 11, on utilise pour le thermo-couple des fils isolés 59, le centrage du thermo-couple 60 dans le fil chauffant 61 étant assuré à l'aide d'un ciment céramique 62 avant le remplissage de la poudre isolante.In the variant of FIGS. 10 and 11, insulated wires 59 are used for the thermocouple, the centering of the thermocouple 60 in the heating wire 61 being ensured using a ceramic cement 62 before filling the insulating powder.

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 (9)

1 - Thermoplongeur, notamment pour le chauffage des eaux naturelles, comprenant un flasque de montage (2), traversé par au moins un élément chauffant (1), caractérisé par le fait qu'il comprend un presse-étoupe (3, 5) monté sur le flasque pour assurer l'étanchéité entre le flasque et l'élément chauffant.1 - Immersion heater, in particular for heating natural waters, comprising a mounting flange (2), crossed by at least one heating element (1), characterized in that it comprises a cable gland (3, 5) mounted on the flange to ensure the seal between the flange and the heating element. 2 - Thermoplongeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le presse-étoupe est serti sur le flasque.2 - Immersion heater according to claim 1, characterized in that the cable gland is crimped on the flange. 3 - Thermoplongeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le flasque comporte une nervure (10) agencée pour coopérer avec un joint plat (11) pour assurer l'étanchéité entre le flasque et la paroi (8) de l'enceinte sur laquelle est monté le thermoplongeur.3 - Immersion heater according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the flange has a rib (10) arranged to cooperate with a flat seal (11) to seal between the flange and the wall (8 ) of the enclosure on which the immersion heater is mounted. 4 - Thermoplongeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend trois éléments chauffants en épingle à cheveux dont chaque extrémité traverse le flasque à travers un presse-étoupe et est reliée à un connecteur (7) disposé à l'extérieur du flasque.4 - immersion heater according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises three hairpin heating elements each end of which passes through the flange through a cable gland and is connected to a connector (7) arranged outside the flange. 5 - Thermoplongeur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit connecteur comporte douze bornes (21-32) disposées sensiblement en cercle, les première (21), septième (27) et neuvième (29) bornes étant isolées, la deuxième borne (22) étant reliée à la douzième (32), la troisième borne (23) étant reliée à la cinquième (25) et à la onzième (31), la quatrième borne (24) étant reliée à la sixième (26), et la huitième borne (28) étant reliée à la dixième (30).5 - immersion heater according to claim 4, characterized in that said connector comprises twelve terminals (21-32) arranged substantially in a circle, the first (21), seventh (27) and ninth (29) terminals being isolated, the second terminal (22) being connected to the twelfth (32), the third terminal (23) being connected to the fifth (25) and to the eleventh (31), the fourth terminal (24) being connected to the sixth (26), and the eighth terminal (28) being connected to the tenth (30). 6 - Thermoplongeur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit connecteur se présente sous la forme d'une plaque (12), la liaison (43) entre les troisième, cinquième et onzième bornes étant réalisée d'un côté de la plaque, et les liaisons (40, 41, 42) entre les deuxième et douzième, quatrième et sixième, et huitième et dixième bornes respectivement étant réalisées de l'autre côté de la plaque.6 - immersion heater according to claim 5, characterized in that said connector is in the form of a plate (12), the connection (43) between the third, fifth and eleventh terminals being formed on one side of the plate , and the connections (40, 41, 42) between the second and twelfth, fourth and sixth, and eighth and tenth terminals respectively being made on the other side of the plate. 7 - Thermoplongeur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les bornes sont constituées par des trous traversant la plaque, lesdits trous étant, avant le branchement des éléments chauffants, fermés par un bouchon (44) susceptible d'être perforé.7 - Immersion heater according to claim 6, characterized in that the terminals are constituted by holes passing through the plate, said holes being, before the connection of heating elements, closed by a plug (44) capable of being perforated. 8 - Thermoplongeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le fil chauffant (50) de l'élément chauffant est enroulé en hélice, un thermocouple (54) étant disposé dans l'axe de l'hélice.8 - Immersion heater according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the heating wire (50) of the heating element is wound in a helix, a thermocouple (54) being disposed in the axis of the helix . 9 - Thermoplongeur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le thermocouple est monté dans un tube de support (55) formant une borne d'alimentation pour le fil chauffant (50) de l'élément chauffant.9 - Immersion heater according to claim 8, characterized in that the thermocouple is mounted in a support tube (55) forming a supply terminal for the heating wire (50) of the heating element.
EP90402525A 1989-09-13 1990-09-13 Immersion heater for heating natural water, especially immersion heater with a heating element to be inserted through a wall Withdrawn EP0418159A1 (en)

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