<Desc/Clms Page number 1>
EIEMENTS !DE 'CHAUFFAGE ELECTRIQUE.
La présente invention concerne les éléments de chauffage électri- que et un procédé de fabrication de ces éléments.
On connaît des éléments de chauffage électrique et des matières de résistance qui consistent en des particules de charbon ou matières analo- gues conductrices de l'électricité, incorporées dans ou entre des couches de substances non conductrices, telles que le caoutchouc, la cellulose ou l'amian- te de façon à former des éléments de résistance susceptibles de dégager de la chaleur en faisant passer un courant électrique dans la matière, mais les ap- plications de ces éléments sont limitées, car on ne peut régler les variations de leur résistance, et ils sont susceptibles de donner lieu à la formation de traces ou de points chauds.
L'élément de chauffage électrique suivant l'invention comporte une couche de fibres minérales dans laquelle est dispersée une matière con- ductrice de l'électricité sous forme de couche recouvrant la surface des fi- bres.
Le procédé de fabrication choisi de préférence des éléments de chauffage électrique suivant l'invention consiste à mélanger une dispersion liquide de fibres'minérales avec une suspension colloïdale d'une matière con- ductrice de l'électricité, à précipiter cette matière sur les fibres minéra- les et à donner- au produit fibreux ainsi obtenu la forme d'une plaque.
Le procédé suivant l'invention est basé sur l'adsorption ou at- traction ionique par des fibres minérales convenablement préparées de sub- stances colloïdales, qui forment ainsi sur les fibres une couche fortement adhérente et ne s'en détachant pas facilement.
Une fibre minérale convenant particulièrement à cet effet et qu'on peut se procurer d'une manière générale est l'amiante. On peut la choisir en fibres de longueur appropriée, pour permettre aux fibres de se disperser fa-
<Desc/Clms Page number 2>
cilement dans l'eau et pour leur conférer des propriétés fortement adsorban- tes. On peut améliorer les propriétés adsorbantes de l'amiante en la lavant avec un acide dilué, par exemple l'acide chlorhydrique, puis avec de l'eau.
La matière conductrice de l'électricité peut consister en gra- phite qu'on peut facilement obtenir sous forme de suspension colloïdale, ou en un métal ayant été réduit à l'état colloïdal.
Le procédé est facile à appliquer au moyen de suspensions aqueu- ses de la fibre minérale et d'une suspension colloidale aqueuse diluée de la matière conductrice.
Lorsqu'on emploie de l'amiante sélectionnée ou purifiée et des suspensions colloïdales de graphite ou matière analogue suivant l'invention, la substance colloïdale se dépose sur les fibres par un phénomène d'adsorp- tion, c'est-à-dire que lorsque les deux substances sont amenées en contact en suspension aqueuse, le graphite se fixe sur les fibres d'amiante, en lais- sant l'eau parfaitement limpide, de sorte que le mélange a l'aspect de fi- bres noires d'amiante en suspension dans l'eau claire. Cette condition est essentielle dans le procédé suivant l'invention.
Les suspensions colloïdales peuvent contenir des substances gom- meuses ou autres substances connues à titre d'agents protecteurs des colloï- des, et des mesures doivent être prises pour les rendre inertes par l'addi- tion de réactifs chimiques. L'agent protecteur du graphite colloïdal peut être rendu inerte par l'addition d'acide chlorhydrique jusqu'à ce que le pH du mélange soit égal à 6 environ. Cette addition doit être réglée avec soin pour empêcher la substance colloïdale de se précipiter et dans tous les cas elle doit s'effectuer immédiatement avant de mélanger la suspension avec les fibres.
La destruction de l'état colloïdal est provoquée par l'action adsorbante des fibres minérales.
Lorsque les fibres minérales ont adsorbé la substance colloïdale, ainsi que l'indique la séparation des fibres dans l'eau parfaitement claire, on sépare la masse de l'eau, on lui donne la forme d'une feuille par un pro- cédé analogue à celui de la fabrication du papier et on sèche la feuille.
On peut faire varier à volonté les proportions de la matière con- ductrice et des fibres de façon à obtenir des éléments qui dégagent des quan- tités de chaleur variables par unité de surface.
Il peut être nécessaire de faire subir à là feuille sèche l'ac- tion d'une température d'environ 200 à 4000C pour volatiliser les matières minérales agissant à titre d'agent de protection du colloïde, contenues éven- tuellement dans le graphite utilisé.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, le graphite est remplacé par des métaux, en particulier ceux du type utilisé dans les ré- sistances électriques, pourvu qu'on puisse les obtenir à l'état de suspension colloïdale. Par exemple, on peut réduire à l'état colloïdal un alliage dont la. composition correspond à celle du fil d'un élément ordinaire au nickel-chrome par un moyen mécanique ou le préparer en disposant deux électrodes opposées de l'alliage dans l'eau ou dans l'eau contenant un agent de protection des colloïdes et en faisant passer un courant d'une tension d'environ 100 volts.
Un arc jaillit et se maintient sous l'effet d'une intensité de courant appro- priée choisie de façon à correspondre aux dimensions des électrodes, et un dis- positif d'avancement maintient les électrodes équidistantes de façon à- compen- ser les pertes de métal se dispersant sous l'effet de l'arc.
Les particules de métal dispersées par l'arc prennent l'état col- loidal dans l'eau.
Si on mélange la dispersion d'alliage de nickel-chrome avec les fibres d'amiante par le procédé suivant l'invention, le métal se fixe sur les fibres et forme un élément lorsqu'on donne au mélange la forme d'une feuille par les procédés'déjà décrits. On peut profiter de l'avantage qui résulte de la propriété des métaux selon laquelle leur résistance augmente lorsque la tem-
<Desc/Clms Page number 3>
pérature s'élève;, à l'inverse de ce qui se passe dans le cas du graphite, en mélangeant les métaux colloïdaux avec le graphite colloïdal en proportions calculées de façon à compenser l'augmentation de résistance des métaux sous l'effet du chauffage par la diminution de celle du graphite chauffé,, de fa- çon à obtenir une feuille dont la résistance est constante d'un bout à l'au- tre de sa gamme de chauffage.
L'épaisseur de la feuille est de préférence aussi faible que pos- sible et elle est compatible avec sa résistance mécanique, de façon à amélio- rer sa température superficielle, étant donné que l'amiante est mauvaise con- ductrice de la chaleur et donnerait lieu à une perte de rendement de transmis- sion de chaleur si la feuille était trop épaisse. La feuille se chauffe d'une manière absolument uniforme et non par conduction de la surface.
Les feuilles peuvent être percées ou poinçonnées sans faire dimi- nuer leur efficacité de chauffage, sauf que le nombre de trous fait diminuer proportionnellement leur résistance totale.
Bien entendu, la forme des éléments suivant l'invention n'est pas limitée à celle de feuilles et on peut leur donner n'importe quelle forme à volonté. Les feuilles planes peuvent être cintrées suivant un rayon de cour- bure quelconque et on peut leur faire conserver leur forme en y incorporant des agents de renforcement ; parexemple, on peut incorporer une solution de silicate de sodium à la feuille qu'on cintre ensuite et qu'on fait sécher.
On peut ainsi faire prendre aux feuilles la forme de tubes d'un diamètre quel- conque à volonté, ou la forme de feuilles ondulées, ou encore celles de feuil- les à courbures irrégulières.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, les rubans de contact, appliqués par aspiration ou de toute autre manière sur les feuilles, ne sont pas disposés parallèlement entre eux, mais on les fait con- verger, de façon à obtenir des éléments dans lesquels la distance entre les contacts devient de plus en plus faible. Etant donné que la conduction élec- trique est constante sur toute la surface, la quantité de chaleur dégagée par l'élément est maximum lorsque les contacts sont les plus rapprochés et le chauffage diminue progressivement le long de l'élément jusqu'à une valeur mi- nimum correspondant à l'écartement maximum entre les contacts.
Les éléments construis suivant l'invention ne donnent pas lieu à la formation de points chauds pendant qu'ils fonctionnent, ni à la formation de traces. On peut atteindre une température de la surface de 250 C, mais l'élément n'est pas destiné à fournir des températures sensiblement supérieu- res à cette valeur.
Bien que l'invention ait été décrite en tant que s'appliquant aux fibres d'amiante, il doit être bien entendu qu'on peut choisir d'autres fibres minérales quelconques susceptibles d'adsorber des substances conductrices de l'électricité dans une solution colloïdale.
On va décrire maintenant à titre d'exemple un mode de mise en- oeuvre de l'invention.
Exemple - On met en suspension 453 gr. de fibres d'amiante purifiée dans 56,7 litres d'eau qu'on agite vigoureusement pour disperser les fibres. On dilue 113 gr d'une pâte de graphite colloïdal avec 37,8 litres d'eau et on règle la valeur de son pH à 6 par addition éventuelle d'acide sulfurique. Tout en continuant à agiter la suspension de fibres, on y ajoute le graphite dilué et on agite le mélange jusqu'à ce que l'eau noircie par-le graphite devienne complètement claire. On forme une feuille avec ce mélange en le versant sur une toile métallique, comme dans la fabrication du papier, en contribuant à la séparation de l'eau par une aspiration.
On sèche la feuille ainsi formée, on la chauffe à une température d'environ 200 à 400 C si la présence d'un agent de protection des colloïdes le nécessite, et on la coupe en morceaux des dimensions qu'on désire. Les connexions électriques peuvent être établies en appliquant un ruban métallique par aspersion sur chacune des deux extrémi- tés de la feuille.
<Desc/Clms Page number 4>
Lorsqu'on fait passer un courant électrique dans la feuille, elle constitue un élément de chauffage dégageant une quantité de chaleur uniforme sur la totalité de sa surface.