CH83268A - Electric heating body - Google Patents

Electric heating body

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CH83268A
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CH
Switzerland
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heat
heating body
winding
bars
current
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CH83268A
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French (fr)
Inventor
John Albaret
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John Albaret
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

  

  Corps de chauffe électrique.    L'objet de l'invention est un corps de       chauffe    électrique.  



  On sait que les corps de chauffe     électriques     qui utilisent la chaleur dégagée par l'inter  médiaire des courants de Foucault dans une  masse de matière magnétique soumise à l'ac  tion d'un champ magnétique alternatif pré  sentent l'avantage d'une grande robustesse,  qui les rend préférables aux corps de chauffe  électriques ordinaires à résistances pour de  nombreuses applications industrielles, en parti  culier pour le chauffage des liquides.  



  Malgré cela, leur construction ne s'est  pas développée pour les motifs suivants  Ils comportent un enroulement en fils  métalliques logé à l'intérieur de la masse  magnétique et donnant passage à un courant  électrique alternatif. Les spires de l'enroule  ment doivent être isolées électriquement les  unes des autres ainsi que de la masse       magnétique.    L'isolant électrique solide qui  les entoure sur toute leur longueur est forcé  ment un isolant thermique. Le métal dont  se composent les spires, chauffé par le cou  rant qui les traverse, ne peut se refroidir    que par le     passage    de la chaleur à travers  l'isolant.

   Mais la masse magnétique qui en  toure     l'enroulement    et dans laquelle se pro  duit le principal dégagement de chaleur est  elle-même portée à une température relative  ment élevée. Il en résulte que le métal dont  se composent les spires de l'enroulement  atteint     forcément    une température assez élevée,  d'autant plus que la quantité de chaleur dé  gagée dans l'enroulement croît à mesure que  cette température et, par conséquent, la ré_'       sistance    électrique de celui-ci     augmente.    Il  faut donc choisir pour construire l'enroulement  un métal et un isolant qui résistent à l'ac  tion persistante d'une température élevée.

    Il faut en outre donner à l'enroulement une  section assez grande pour réduire la résis  tance électrique et pour assurer aux spires  une surface de refroidissement suffisante. Ces  deux nécessités renchérissent considérablement  les corps de chauffe et les rendent délicats.  



  Le but de la     présente    invention est de  supprimer cet     inconvénient    que les corps de  chauffe connus à courants de Foucault par  tagent d'ailleurs avec les corps de chauffe       ordinaires    à résistances.

        Selon l'invention, le corps de     chauffe     comporte au moins une masse magnétique  creuse dans les parois de laquelle s'opère par  courants de Foucault un     dégagement    prin  cipal de chaleur et, qui contient un enroule  ment donnant passage à un courant alternatif  et se composant de conducteurs solides nus  assez rigides pour être portés par quelques  isolateurs solides     éloignés    les uns des autres,  de manière à permettre à la chaleur, pro  duite par le passage du courant dans l'en  roulement et constituant un dégagement  secondaire de chaleur, d'être transmise facile  ment au corps magnétique.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, une forme d'exécution du corps  de     chauffe.     



  La     fig.    1 en est une coupe longitudinale  axiale;  La     fig.    2 en est une coupe par la ligne       A-A    de la     fig.    1;  La     fig.    3 en est une vue en bout. après       enlèvement    d'un couvercle.  



  Cette forme d'exécution comporte deux  masses magnétiques creuses parallèles<I>a.</I>     b,     placées l'une au-dessus de l'autre, composées       chacune        d'un    tube de fer rectiligne de sec  tion transversale carrée à parois très épaisses  et ouvertes à leurs deux bout.

   Les tubes a     b     sont maintenus en position l'art par rapport  à l'autre     gràce    au fait que leurs extrémités  sont engagées dans des ouvertures ad hoc  pratiquées dans les fonds<I>ci dl</I> de boîtes<I>c d</I>  fermées par des couvercles amovibles étanches  <I>c' d'.</I> Dans chaque tube<I>a</I>     b    sont disposés  quatre barres conductrices solides nues<I>e f</I>     g        h     ou<I>i j</I>     k        l    de section transversale carrée,  ayant une rigidité assez grande pour garder  leur position relative tout en n'étant sup  portées qu'à leurs deux bouts par des plaques  transversales in<I>.

   n o</I>     1)    en matière isolante  fixées par des vis telles que     o1    aux parois       latérales    des boîtes<I>c d.</I>  



  Les diverses barres sont reliées, entre  elles, par des barres conductrices telles que       7-   <I>s t</I>     u    se trouvant dans les boîtes<I>c d</I> et à  deux conducteurs d'amenée     q    et de départ     t;     de façon que toutes celles disposées dais    l'un quelconque des tubes a.     b    donnent pas  sage au courant dans le même sens.  



  Les boîtes<I>c d</I> et l'intérieur des tubes  peuvent être remplis d'un gaz, d'air par  exemple, ou d'un liquide isolant.  



  Le fonctionnement de cette forme d'exé  cution est. le suivant:  Les deux     enroulements    constitués parles  barres<I>e</I><B>....</B><I>l</I> engendrent, lorsqu'ils donnent  passage à du courant alternatif monophasé,  des champs magnétiques alternatifs dans les  épaisses parois des tubes<I>a</I>     b    et y produisent  par suite des courants de Foucault; toute  l'énergie des champs s'y transforme en chaleur  et donne lieu au dégagement principal de  chaleur, comme on le sait.  



  Par suite du passage du courant dans  les barres, il s'y produit aussi un dégage  ment de chaleur, secondaire celui-là. Comme  ces barres ne sont pas     recouvertes    d'un isolant  solide, cette chaleur s'en va sans obstacle  soit par rayonnement direct contre les parois  des tubes, soit par conductibilité thermique  et par convection du fluide entourant les  barres, si bien que ces dernières sont portées  à une température ne     dépassant    que peu celle  des tubes. Malgré ce refroidissement efficace  desdites barres, leur isolation due aux iso  lateurs solides et à l'air ou art liquide est.  bonne.  



  Cette forme d'exécution présente les avan  tages suivants: Les circuits magnétiques ont  des lignes de force très courtes ne franchis  sant aucun joint. La section des circuits peut  être augmentée à volonté quelle que soit la  puissance absorbée par le corps de     chauffe.     Il suffit pour cela de choisir convenablement  le rapport entre les longueurs totales des  tubes et l'épaisseur de leurs parois. On peut  de la sorte     réduire    à un petit nombre les  barres conductrices qui traversent chaque tube  et, par conséquent, donner â ces barres une  section suffisante pour     qu'elles    aient de la  rigidité, tout en ayant un poids de métal  conducteur relativement faible.  



  Si la rigidité propre des barres est trop  faible, on peut l'augmenter par une     tension     longitudinale résultant de l'action de poids           ,au    de ressorts. On peut     égalemeijt    les sup  porter de distance en distance     il,    l'intérieur  des tubes au moyen d'isolateurs solides.  



  On peut utiliser pour les barres un métal  bon marché tel que l'aluminium. puisqu'il  n'est porté qu'à une température relativement  faible. On     petit    aussi admettre sans crainte  une intensité spécifique de courant assez  élevée. Enfin, le coût des     quelques    isolateurs  solides donnant appui     aux    barres est moindre  que celui d'une isolation solide     continuë    ca  pable de     supporter    une température élevée.  



  Lorsqu'on remplit les coffrets et les tubes  d'un liquide isolant, les isolateurs solides  utilisés peuvent être. disposés de     façon    à  faciliter sa circulation. Ce liquide     peut    aussi  être employé pour augmenter la capacité  calorifique du corps et ralentir ainsi la baisse  de température qui suit     l'interruption    du  courant. On peut renforcer cette influence de  l'isolant liquide en le choisissant de telle  sorte que sa température de solidification soit  peu inférieure à la     température    de régime  da corps. La chaleur emmagasinée du fait  de l'isolant lors de la mise en marche du  corps se dégage après la     cessation    du pas  sage du courant.  



  Les tubes du corps de chauffe peuvent  être disposés de manière à former partielle  ment la paroi     d'une    plaque de     chauffe    ou       d'un    récipient qu'ils enferment et mettent à  même de résister à une action mécanique ou  à la pression d'un liquide. Dans le cas d'un  récipient destiné au     chauffage    d'un liquide  les parois métalliques du récipient participent       .à,    la transmission de la chaleur produite dans  les tubes grâce à la grande conductibilité du  fer dont les tubes sont faits.  



  Les masses magnétiques peuvent avoir       aine    section     transversale    non carrée et être.    par exemple,     cylindriques.    Les barres des  enroulements peuvent     être    reliées en série  ou en parallèle ou suivant une combinaison  des deux modes.  



  Le nombre des tubes peut différer de deux.  La section transversale des barres de l'en  roulement, elle aussi, peut ne pas être carrée.  



  En lieu et place de courant alternatif  monophasé, on peut utiliser du courant alter  natif polyphasé.



  Electric heating body. The object of the invention is an electric heating body.



  We know that electric heating bodies which use the heat released by the intermediary of eddy currents in a mass of magnetic material subjected to the action of an alternating magnetic field have the advantage of great robustness. , which makes them preferable to ordinary electric heating elements with resistances for many industrial applications, in particular for heating liquids.



  Despite this, their construction has not developed for the following reasons. They have a winding of metal wires housed inside the magnetic mass and giving passage to an alternating electric current. The turns of the winding must be electrically isolated from each other as well as from the magnetic ground. The solid electrical insulation which surrounds them along their entire length is necessarily a thermal insulator. The metal of which the turns are made, heated by the current which passes through them, can only be cooled by the passage of heat through the insulation.

   However, the magnetic mass which turns the winding and in which the principal release of heat takes place is itself brought to a relatively high temperature. The result is that the metal of which the turns of the winding are composed necessarily reaches a fairly high temperature, especially as the quantity of heat released in the winding increases as this temperature and, consequently, the re_ the electrical resistance thereof increases. For the construction of the winding, therefore, it is necessary to choose a metal and an insulator which resist the persistent action of a high temperature.

    It is also necessary to give the winding a section large enough to reduce the electrical resistance and to provide the turns with a sufficient cooling surface. These two necessities considerably increase the cost of heating elements and make them delicate.



  The object of the present invention is to eliminate this drawback that the known eddy current heating bodies by tagging moreover with ordinary heating elements with resistances.

        According to the invention, the heating body comprises at least one hollow magnetic mass in the walls of which a main release of heat takes place by eddy currents and which contains a winding giving passage to an alternating current and consisting of bare solid conductors rigid enough to be carried by a few solid insulators distant from each other, so as to allow the heat, produced by the passage of the current in the bearing and constituting a secondary release of heat, to be easily transmitted to the magnetic body.



  The accompanying drawing shows, by way of example, one embodiment of the heating body.



  Fig. 1 is an axial longitudinal section thereof; Fig. 2 is a section through the line A-A of FIG. 1; Fig. 3 is an end view. after removing a cover.



  This embodiment comprises two parallel hollow magnetic masses <I> a. </I> b, placed one above the other, each composed of a rectilinear iron tube of square cross section with walls very thick and open at both ends.

   The tubes ab are held in position in relation to each other by virtue of the fact that their ends are engaged in ad hoc openings made in the <I> ci dl </I> bottoms of <I> cd </ I> closed by removable waterproof covers <I> c 'd'. </I> In each tube <I> a </I> b are arranged four solid bare conductive bars <I> ef </I> gh or < I> ij </I> kl of square cross section, having a rigidity great enough to keep their relative position while being supported only at their two ends by transverse plates in <I>.

   n o </I> 1) of insulating material fixed by screws such as o1 to the side walls of boxes <I> c d. </I>



  The various bars are connected to each other by conductive bars such as 7- <I> st </I> u located in the <I> cd </I> boxes and to two supply and departure conductors q t; so that all those arranged in any one of the tubes a. b give not wise to the current in the same direction.



  The <I> c d </I> boxes and the inside of the tubes can be filled with a gas, air for example, or an insulating liquid.



  The operation of this form of execution is. the following: The two windings formed by the bars <I> e </I> <B> .... </B> <I> l </I> generate, when they give passage to single-phase alternating current, alternating magnetic fields in the thick walls of the tubes <I> a </I> b and consequently produce eddy currents there; all the energy of the fields is transformed into heat and gives rise to the main release of heat, as we know.



  As a result of the current passing through the bars, there is also a release of heat, secondary to that. As these bars are not covered with a solid insulator, this heat goes away without obstacle either by direct radiation against the walls of the tubes, or by thermal conductivity and by convection of the fluid surrounding the bars, so that the latter are brought to a temperature not exceeding that of the tubes. Despite this efficient cooling of said bars, their insulation due to solid insulators and air or liquid art is. good.



  This embodiment has the following advantages: Magnetic circuits have very short lines of force which do not cross any joints. The section of the circuits can be increased at will regardless of the power absorbed by the heating body. It suffices for this to suitably choose the ratio between the total lengths of the tubes and the thickness of their walls. In this way, the conductor bars which pass through each tube can be reduced to a small number and, consequently, give these bars a section sufficient for them to have rigidity, while having a relatively low weight of conductive metal.



  If the inherent rigidity of the bars is too low, it can be increased by a longitudinal tension resulting from the action of weight, rather than of springs. They can also be supported from distance to distance inside the tubes by means of solid insulators.



  An inexpensive metal such as aluminum can be used for the bars. since it is only brought to a relatively low temperature. We can also safely admit a fairly high specific intensity of current. Finally, the cost of the few solid insulators supporting the bars is less than that of continuous solid insulation capable of withstanding high temperature.



  When filling cabinets and tubes with an insulating liquid, the solid insulators used can be. arranged so as to facilitate its movement. This liquid can also be used to increase the heat capacity of the body and thus slow the drop in temperature following the interruption of the power. This influence of the liquid insulator can be reinforced by choosing it such that its solidification temperature is slightly lower than the operating temperature of the body. The heat stored by the insulation when the body is started is released after the ceasing of the flow of current.



  The tubes of the heating body can be arranged so as to partially form the wall of a heating plate or of a container which they enclose and make it possible to resist a mechanical action or the pressure of a liquid. . In the case of a container intended for heating a liquid, the metal walls of the container participate .à, the transmission of the heat produced in the tubes thanks to the high conductivity of the iron from which the tubes are made.



  Magnetic masses can have groin cross section not square and be. for example, cylindrical. The bars of the windings can be connected in series or in parallel or according to a combination of the two modes.



  The number of tubes may differ from two. The cross section of the rolling bars, too, may not be square.



  Instead of single-phase alternating current, polyphase native alternating current can be used.

 

Claims (1)

REVENDICATION Corps de chauffe électrique, caractérisé. en ce qu'il comporte au moins une masse magné tique creuse dans les parois de laquelle s'opère par courants de Foucault un dégagement principal de chaleur et qui contient un en roulement donnant passage à un courant alternatif et se composant de conducteurs solides nus assez rigides pour être portés par quelques isolateurs solides éloignés les uns des autres, de manière à permettre à la cha leur, produite par le passage du courant dans l'enroulement et constituant un dégagement secondaire de chaleur, d'être transmise facile ment au corps magnétique. CLAIM Electric heating body, characterized. in that it comprises at least one hollow magnetic mass in the walls of which a main release of heat takes place by eddy currents and which contains a rolling element giving passage to an alternating current and consisting of sufficiently bare solid conductors rigid to be carried by a few solid insulators distant from each other, so as to allow the heat, produced by the passage of the current in the winding and constituting a secondary release of heat, to be easily transmitted to the magnetic body . SOUS-REVENDICATIONS 1 Corps de chauffe selon la revendication, caractérisé en ce que les conducteurs de l'enroulement sont noyés dans un liquide isolant. 2 Corps de chauffe ,selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le liquide isolant est tel qu'il se soli difie à une température peu inférieure à la température de régime du corps. SUB-CLAIMS 1 heating body according to claim, characterized in that the conductors of the winding are embedded in an insulating liquid. 2 heating body according to claim and sub-claim 1, characterized in that the insulating liquid is such that it solidifies at a temperature slightly below the operating temperature of the body.
CH83268A 1919-03-08 1919-03-08 Electric heating body CH83268A (en)

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