BE850418A - Cable chauffant et tube mixte comprenant ce cable - Google Patents

Description

  Câble chauffant et tube mixte comprenant ce câble.

  
La présente invention concerne de manière générale les câbles électriques chauffants et plus particulièrement un câble électrique chauffant auto-régulateur pouvant être utilisé pour garnir un tube contenant un fluide qui doit être protégé  contre les déperditions thermiques, de même qu'un produit manufacturé tubulaire mixte comprenant le nouveau câble chauffant.

  
Les tubes mixtes comprenant un tube de transport de fluide et un élément chauffant associé dans des isolants électriques sont utilisés dans les usines chimiques et raffineries de pétrole pour transporter des fluides en vue de l'échantillonnage. Habituellement, ces fluides doivent être maintenus à une température supérieure à la température ambiante

  
 <EMI ID=1.1> 

  
ou &#65533; la solidification. Il est devenu habituel &#65533; cette fin de garnir le tube de transport de fluide au moyen d'une conduite de

  
 <EMI ID=2.1> 

  
 <EMI ID=3.1> 
3.522.413 et 3.727.029. Ces fils électriques chauffants constituent un montage en série et toute interruption du circuit provoque nécessairement la coupure du circuit complet. Du fait que de tels tubes sont souvent utilisés dans des endroits <EMI ID=4.1> 

  
fils électriques existe toujours.

  
Il a déjà été proposé dans les brevets des Etats-Unis

  
 <EMI ID=5.1> 

  
chauffants comprenant des conducteurs électriques espacés assemblés dans une composition polymère qui contient du noir de carbone et entourés d'une gaine polymère. Ces câbles chauffants qui sont auto-régulateurs et présentent une surface plane destinée à venir au contact d'un tube de transpor.t de fluide devraient théoriquement avoir un coefficient de transfert de chaleur supérieur à celui d'un câble à section circulaire. En pratique toutefois,il s'est révélé difficile d'enrouler en hélice un câble plat sur le tube de transport de fluide sans tordre le câble et faire apparaître ainsi des boucles et des endroits où le contact thermique est médiocre.

   En outre, la résistance d'une nappe conductrice entre les deux fils parallèles évolue beaucoup avec l'épaisseur de la nappe et requiert donc que cette dernière grandeur soit étroitement maîtrisée lors de l'extrusion. 

  
 <EMI ID=6.1> 

  
trique chauffant amélioré. Elle a aussi pour but de procurer

  
un câble électrique chauffant propre à garnir des tubes de  transport de fluide et organes analogues qui n'expose pas aux  inconvénients ci-dessus. Elle a en-outre pour but de procurer 

  
un nouveau produit manufacturé tubulaire mixte à utiliser pour 

  
le transport des fluides qui comprend un élément électrique 

  
chauffant amélioré adapté au tube de transport de fluide.

  
D'autres buts de l'invention ressortinont de sa description  donnée avec référence au dessin annexée dans lequel : 

  
 <EMI ID=7.1> 

  
en coupe d'un élément chauffant conforme à l'invention; 

  
la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 

  
 <EMI ID=8.1> 

  
la Fig. 3 est une vue en coupe d'un autre câble chauf-  fant faisant l'objet de l'invention; 

  
 <EMI ID=9.1> 

  
tiellement en coupe d'un tuyau mixte comprenant un tube de trans-  port de fluide garni de l'élément chauffant qui fait l'objet  de l'invention, et 

  
 <EMI ID=10.1> 

  
de la Fig. 

  
On atteint ces buts de l'invention parmi d'autres, de  manière générale, au moyen d'un câble chauffant auto-régulateur  qui comprend un fil de résistance et un conducteur omnibus ou  conducteur de masse qui en est séparé par une couche d'un poly- 

  
 <EMI ID=11.1> 

  
conductrice. Ce nouveau câble chauffant a une section sensi-  blement circulaire. En d'autres termes, sa section peut être circu- 

  
 <EMI ID=12.1> 

  
comprend un fil métallique chauffant, un 'blindage annulaire coaxial  à faible résistance à une certaine distança radiale de ce fil,

  
 <EMI ID=13.1> 

  
et le fil et une gaine protectrice autour de l'ensemble.

  
Sous cette forme, les conducteurs électriques coaxiaux

  
 <EMI ID=14.1> 

  
un faisceau de manière à garnir un tube de transport de fluide. Ce câble chauffant peut être appliqué parallèlement au contact du tube de transport de fluide, mais est de préférence enroulé on hélice autour du tube avec la surface duquel il est on contact

  
 <EMI ID=15.1> 

  
coupé à. la longueur voulus au posant ou il est associa à la conduite qu'il doit garnir.

  
 <EMI ID=16.1> 

  
 <EMI ID=17.1>  Il est préférable que le fil chauffant ait un diamètre d'environ 2,588 à 0,6438 mm. Pour la plupart des dispositifs de chauffage, il est préférable en outre que le fil chauffant ait un diamètre d'environ 1,628 à 1,024 mm. Des exemples typiques d'alliages de nickel et de chrome convenant pour le fil chauffant sont les alliages de 80% de nickel avec 20% de

  
 <EMI ID=18.1> 

  
 <EMI ID=19.1> 

  
La couche semi-conductrice peut être formée de tout polymère comprenant des sites de conductivitd électrique conve-

  
 <EMI ID=20.1> 

  
un coefficient de température appropriés. Lorsque l'élément chauffant est utilisé pour protéger contre le gel un liquide

  
 <EMI ID=21.1> 

  
d'habitude être maintenu à 93[deg.]C sinon moins, auquel cas la

  
 <EMI ID=22.1> 

  
 <EMI ID=23.1> 

  
mères d'éthylène et d'acétate de vinyle, outre leurs mélanges, contenant des sites de conductivité électrique convenablement dispersés. Lorsque la température doit être plus élevée" le

  
 <EMI ID=24.1> 

  
conviennent. Pour d'autres câbles chauffants encore, la cou-

  
 <EMI ID=25.1> 

  
conductivité électrique convenablement dispersés. Les sites  de conductivité électrique peuvent être formés par des parti- 

  
 <EMI ID=26.1> 

  
 <EMI ID=27.1> 

  
de carbone ot de graphita sont préférées. Lorsque la chose est 

  
 <EMI ID=28.1> 

  
 <EMI ID=29.1>  

  
diation dans un flux d'électrons. La réticulation par irradiation convenable dans un flux d'électrons est préférée parce que les résidus contaminants sont moins abondants que dans les compositions vulcanisables classiques.

  
 <EMI ID=30.1> 

  
appropriée qui peut être disposée entre un fil chauffant et un conducteur omnibus a la constitution suivantes

  

 <EMI ID=31.1> 


  
Le produit vendu sous le nom de NPE-220 par la Société Northern Petrochemical Company est un polyéthylène basse densité. Le

  
 <EMI ID=32.1> 

  
bone conducteur de la Société Cabot Corporation. Le produit vendu sous le nom d'Irganox 1010 par la Société Ciba-Geigy est un bisphénol à empêchement stérique et le produit vendu sous le

  
 <EMI ID=33.1> 

  
est un m-phénylènedimaléimide.

  
Les propriétés physiques de la composition semi-conduc-

  
 <EMI ID=34.1> 

  
ment dans le polyéthylène dans les proportions -ci 'dessus, sont les suivantes avant .et après irradiation dans un flux d'électrons ;

  

 <EMI ID=35.1> 
 

  
trice, après avoir été irradiée dans le.flux d'électrons, peut être utilisée à une température plus élevée qu'auparavant.

  
Le conducteur omnibus ou conducteur de masse peut être fait de cuivre, d'aluminium, d'un de leurs alliages ou de tout autre métal à faible résistance sous forme de fil massif ou

  
 <EMI ID=36.1> 

  
sur celle-ci. Le conducteur omnibus ou de masse peut de plus consister en une combinaison d'un fil hélicoïdal ou d'un fil parallèle

  
en contact électrique avec le blindage circulaire conducteur do l'électricité. Le conducteur omnibus peut être constitué par

  
 <EMI ID=37.1> 

  
kylèno) portant un revêtement d'un métal, comme le cuivre ou l'aluminium. De préférence, le conducteur omnibus circulaire

  
 <EMI ID=38.1> 

  
on hélice ou parallèlement au fil résistant est formé d'un

  
 <EMI ID=39.1> 

  
tage.

  
L'ensemble formé par le fil résistant, par l'organe

  
 <EMI ID=40.1> 

  
d'une gaine polymère appropriée à section sensiblement circulaire qui présente les propriétés d'isolement électrique, les propriétés mécaniques, la résistance chimique et la souplesse qui sont requises. Par exemple, la gaine peut être,faite de poly(chlorure de vinyle), de polyéthylène, de caoutchouc, de caoutchouc synthétique, de polyuréthanne, etc. Si nécessaire ot désirable, cette gaine peut être réticulée de manière appropriée, par exemple par vulcanisation ou irradiation dans un flux d'électrons. Comme pour la couche semi-conductrice, la réticulation par irradiation dans un flux convenable d'électrons est préférée parce que les résidus sont moins contaminants que dans les compositions vulcanisées. La gaine peut être réticulée indépendamment de la couche semiconductrice ou simultanément. Dans le cas de l'irradiation

  
dans -un flux d'électrons, il est préférable de réticuler d'abord la couche semi-conductrice et ensuite la gaine protectrice, si la chose est désirée. Toute source d'électrons appropriée convient. 

  
L'élément chauffant qui fait l'objet de l'invention

  
peut être alimenté à volonté en courant alternatif de 50-60 Hz sous 110 ou 220 volts,en courant alternatif à variation échelonnée ou continue, en courant continu ou en courant alternatif convenablement redressé.

  
L'élément chauffant peut être agencé dans un tuyau mixte .du type décrit dans les brevets précités et brevets des Etats-Unis <EMI ID=41.1> 

  
tuyaux mixtes analogues, Par exemple, l'élément chauffant peut être mis au contact d'un ou plusieurs tubes de transport de fluide en agencement parallèle ou hélicoïdal et l'ensemble résultant peut être entouré d'une ou de plusieurs couches de jute, d'asbeste, de fibres de verre ou d'un isolant thermique analogue. puis enveloppé dans une gaine protectrice à section sensiblement circulaire faite de caoutchouc, d'une matière caoutchouteuse ou d'un polymère synthétique. Cette gaine protectrice peut être formée par extrusion de poly(chlorure de vinyle), de polyuréthanne, de Nylon, de polyéthylène ou de

  
tout autre polymère approprié. La gaine peut être réticulée

  
de toute manière convenable, si la chose est désirée, par exemple par vulcanisation ou irradiation dans un flux d'électrons. Le tuyau mixte peut être fabriqué au moyen d'un appareillage  <EMI ID=42.1> 

  
la longueur voulue sur le chantier. 

  
Le tube de transport de fluide peut être fait de métal ou d'une matière plastique conduisant bien la chaleur.

  
Les Fig. 1 et 2 du dessin annexé représentent un câble chauffant coaxial 10 faisant l'objet de l'invention. En l'occurrence, un fil unique de 1,628 mm de Nichrome (60% de

  
 <EMI ID=43.1> 

  
à 20[deg.]C une résistance de -095407 ohms/m, est entouré d'une couche 12 d'une épaisseur d'environ 1,016 mm d'un copolymère semiconducteur d'éthylène et d'acétate de vinyle contenant du noir de carbone en dispersion sensiblement uniforme. Une pellicule

  
 <EMI ID=44.1> 

  
 <EMI ID=45.1> 

  
est enroulée en hélice sur la couche 12 pour constituer le

  
 <EMI ID=46.1> 

  
enveloppe l'ensemble. 

  
 <EMI ID=47.1> 

  
Nichrome 11 et une couche semi-conductrice 12 semblables au fil et à la couche des Fig. 1 et 2 sont associés à un fil de cuivre 13a enroula en hélice sur la couche 12. Une pellicule de

  
 <EMI ID=48.1> 

  
enroulée en hélice au contact électrique du fil de cuivre 13a

  
 <EMI ID=49.1> 

  
l'ensemble. 

  
Le câble chauffant 10 ou 10a peut être utilisé pour garnir un tube de transport de fluide ou conduite 16 illustré aux Fig. 4 et 5. Dans le cas illustrée un élément chauffant 10 semblable à celui de la Fig. 1 est enroulé en hélice sur le

  
tube 16. Une couche 17 d'asbeste en fibres enveloppe le tube garni 16 et une pellicule de Mylar 18 est enroulée en hélice sur la couche d'asbeste 17. Une gaine protectrice 19 extrudée en  <EMI ID=50.1> 

  
 <EMI ID=51.1> 

  
usine chimique ou une raffinerie de pétrole comme conduite d'échantillonnage alimentant les instruments de mesure nécessaires.

  
La résistance électrique de l'élément chauffant à section sensiblement circulaire qui comprend un fil chauffant

  
en Nichrome ou-en cuivre et une mince couche de cuivre coaxiale annulaire comme conducteur omnibus, ou une combinaison d'un

  
fil de masse appliqué en hélice ou parallèlement en contact électrique avec la mince couche de cuivre annulaire coaxiale, varie très peu avec l'épaisseur du polymère semi-conducteur,

  
de sorte que la fabrication du câble n'exige pas le respect de tolérances étroites. Par exemple, pour un fil de Nichrome d'un diamètre d'environ 1,346 mm et une couche semi-conductrice portant le diamètre extérieur à 4,013 mm, une augmentation de

  
0,02&#65533; mm sur le rayon se traduit par une modification de la résistance électrique du câble au mètre courant d'environ 0,02%. Lorsque le câble comprend des fils parallèles dans une nappe d'un

  
polymère semi-conducteur, comme dans le câble du brevet des

  
 <EMI ID=52.1> 

  
 <EMI ID=53.1> 

  
électrique par mètre courant du câble.

  
Bien que divers modes et détails de réalisation aient été décrits pour illustrer l'invention, il va de soi que celleci est susceptible de nombreuses variantes et modifications sans, sortir de son cadre. 

  
 <EMI ID=54.1> 

  
1.-Câble chauffant à section sensiblement circulaire  propre à. garnir un tube de transport de fluide, caractérisé en 

  
ce qu'il comprend un élément chauffant électrique résistant" un conducteur omnibus à faible résistance électrique à une cer-  taine distance radiale de l'élément chauffant, une couche de 

  
 <EMI ID=55.1> 

  
 <EMI ID=56.1> 

  
 <EMI ID=57.1> 

  
du conducteur omnibus.

Claims (1)

1. 2.- Câble chauffant suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que l'élément résistant est un fil métallique et le conducteur omnibus est un organe annulaire coaxial qui en- <EMI ID=58.1>

   l'espace intermédiaire.

   <EMI ID=59.1>

   térisé en ce que le conducteur omnibus est un fil métallique enroulé en hélice autour de la couche de polymère semi-conducteur et le fil métallique est enveloppé dans pellicule polymère revêtue d'un conducteur à faible résistance électrique.

   4.- Câble chauffant suivant la revendication 1, carac-

   <EMI ID=60.1>

   <EMI ID=61.1>

   sites de conductivité électrique en dispersion et le conducteur

   <EMI ID=62.1>

   à faible résistance électrique et qui entoure le fil métallique.

   <EMI ID=63.1>

   térisé en ce que les sites de conductivité électrique sont for-

   <EMI ID=64.1>

   <EMI ID=65.1>

   térisé en ce que l'élément résistant est un fil métallique, la <EMI ID=66.1>

   sites de conductivité électrique en dispersion et le conducteur omnibus est un fil métallique enroulé en hélice sur la

   <EMI ID=67.1>

   résistance électrique.

   7.- Câble chauffant suivant la revendication 6, carac-

   <EMI ID=68.1>

   <EMI ID=69.1>

   <EMI ID=70.1>

   <EMI ID=71.1> cupant l'espace entre l'élément chauffant et le conducteur omnibus.

   11.- Câble chauffant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère de la couche semi-conductrice

   a été réticulé par irradiation dans un flux d'électrons.

   12.- Câble chauffant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère de la couche semi-conductrice

   et celui de la gala&#65533; ont été réticulés par irradiation dans un flux d'électrons.

   13.- Tuyau mixte suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le polymère de la couche semi-conductrice a été réticulé par irradiation dans un flux d'électrons.

   14.- Tuyau mixte suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le polymère de la couche semi-conductrice et celui do la gaine protectrice de l'élément chauffant ont été réticulés par irradiation dans un flux d'électrons.

   <EMI ID=72.1>

   <EMI ID=73.1>

   de la gaine protectrice de l'élément chauffant et celui de la gaina protectrice du tuyau mixte ont été réticulés par irradiation dans un flux d'électrons.