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La Société dite : HEW-Kabel
Heinz Eilentropp KG à Wipperfürth (République Fédérale d'Allemagne) Elément électrique flexible, divisible en tronçons,
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pour le chauffage ou pour la mesure de la température" C > C. I. : Demandes de brevets de la République Fédérale d'Allemagne P 32 33 904.6 déposée le 13 septem- bre 1982, no P 32 33 928.3 déposée le 13 septem- bre 1982 et no P 32 43 061.2 déposée le 22 novem- bre 1982.
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La présente invention concerne un élément électrique flexible, divisible en tronçons, pour le chauffage ou pour la mesure de la température, constitué par des âmes d'alimentation isolées et un ou plusieurs conducteurs de chauffage ou de mesure qui sont en contact, directement ou par l'intermédiaire de ponts de contact, avec les conducteurs des âmes d'alimentation, en des points répartis à intervalles sur la longueur de ceux-ci, et forment, entre points de contact successifs, et en alternant d'une âme d'alimentation à l'autre, des zones de chauffage d'une puissance définissable ou des zones de mesure.
On connaît des éléments chauffants flexibles, par exemple sous la dénomination commerciale"Eco- notrace". Ces câbles chauffants, proposés pour résoudre des problèmes de chauffage d'accompagnement, présentent des âmes d'alimentation avec un conducteur en cuivre et une isolation en polytétrafluoroéthylène-perfluoropylène (FEP). C'est en ce même matériau qu'est aussi constitué l'isolant dit"interne", qui entoure les deux âmes d'alimentation conjointement et par-dessus lequel est enroulé le conducteur de chauffage proprement dit, constitué en un alliage chrome-nickel.
L'isolant interne et l'isolant de l'âme sont éliminés, en des points prévus à intervalles sur les bords extérieurs, de sorte que la ou les spires considérées du conducteur de chauffage se trouvent être mises en contact de conduction d'électricité avec les conducteurs des âmes d'alimentation. L'inconvénient de ce système réside dans le fait que, en raison de la flexibilité exigée du câble de chauffage, les spires du conducteur de chauffage risquent de se décaler, de sorte qu'un contact parfait avec les conducteurs des âmes d'alimentation n'est pas toujours garanti.
Le même risque subsiste aussi longtemps, à la suite de l'échauffement et de la dilatation thermique,
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qui en résulte, des matériaux utilisés, le relâchement des spires a pour effet que le conducteur de chauffage s'écarte du conducteur d'alimentation dans l'un ou l'autre endroit.
L'inconvénient de ce système, ainsi que des bandes chauffantes dites"autorégulées" (document US-PS 4 194 536), réside dans la nécessité de poser
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des ou lignes supplémentaires, par exemple pour des ca la surveillance ou la commande du système de chauffage. Cependant, le désavantage déterminant consiste en ce que la puissance des éléments chauffants connus-et cela même sous une forme autorégulée-est limitée. Ceci a pour résultat que le chauffage ou l'équilibrage de température de grands tronçons de tube par exemple, qui servent au transport de milieux-c'est-à-dire les chauffages d'accompagnement par tubes-ne peut être réalisé que moyennant un grand nombre de points de raccordement et de connexion.
Ceci en faisant abstraction du fait que précisément dans cette forme de chauffage ou d'équilibrage de température, connue dans la technique, dite des"faisceaux tubulaires câbles", on se trouve souvent devant la nécessité-dans le cas d'un embranchement de tuyau par exemple-de tempérer à la fois la conduite qui poursuit l'acheminement et la conduite de départ.
L'injection supplémentaire de courant de chauffage, nécessaire dans ce cas, se heurte souvent, précisément en ces endroits, à des difficultés dues à un manque d'espace ou un manque de possibilités de raccordement électrique, abstraction faite des cas où les points de raccordement ou de jonction doivent être rendus particulièrement étanches à la pénétration de l'humidité, ou des cas où l'on exige que le point d'embranchement ou de jonction soit à l'épreuve d'une explosion.
Ceci vaut en substance aussi pour un autre
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câble de chauffage connu (W082/01112), où le conducteur a c
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est disposé parallèlement aux âmes d'alimentation, ellesmêmes parallèles entre elles. La liaison galvanique entre l'âme d'alimentation considérée et le conducteur de chauffage, prévue à intervalles, est effectuée à l'aide d'éléments de contact spéciaux sous la forme de brides. Le conducteur de chauffage, disposé parallèlement, peut aussi être constitué par un enroulement hélicoïdal de fil de chauffage, appliqué sur un noyau isolé.
Partant de cet état de la technique, l'invention a donc pour objectif d'établir un élément chauffant électrique flexible qui, même dans les applications décrites plus haut, assure une répartition optimale de la chaleur, conjointement avec une haute fiabilité.
Lorsque l'élément électrique flexible doit servir non au chauffage, mais à la mesure de la température, il s'agit, à construction égale ou comparable, d'obtenir non pas une répartition optimale de la chaleur, mais plutôt une saisie optimale de la chaleur ou de la température, cela bien entendu, conjointement avec une haute fiabilité. Suivant l'invention, ce but est atteint par le fait que les conducteurs de chauffage ou de mesure sont insérés dans les âmes d'alimentation par tressage/tissage et entourent ces âmes individuellement en formant des boucles, ou sont appliqués à la manière d'une hélice autour d'âmes d'alimentation câblées.
Ces dispositions assurent la tenue du conducteur de chauffage, par exemple, dans la position prévue, et l'on évite des décalages longitudinaux des spires et leurs écarts par rapport aux zones de contact des âmes d'ali- mentation. Ceci vaut également pour l'utilisation d'un fil de chauffage en tant que conducteur de chauffage et aussi pour un élément chauffant enroulé sur un support.
Un avantage supplémentaire de l'invention réside dans le fait que, grâce, par exemple, à l'insertion par
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tressage et à la formation de boucles, on peut aménager des résistances électriques plus élevées par unité de longueur, de sorte qu'il suffit de débiter des bouts relativement courts de l'élément chauffant, lesquels procurent cependant des résistances suffisamment élevées pour assurer l'effet de chauffage.
On obtient toutefois essentiellement les mêmes avantages lorsque la ligne suivant l'invention est une ligne pour la mesure de la température, par exemple pour la surveillance de la température de câbles électriques, de tubes ou de systèmes tubulaires, lorsque le fil inséré par tressage ou tissage est un fil de résistance idoine et lorsque, à l'aide des âmes d'alimentation, on saisit, au moyen d'un montage en pont par exemple, la caractéristique de résistance de ce fil, modifiée à la suite d'une élévation de la température dans l'environnement.
Cependant, les conducteurs de mesure, insérés par tissage ou tressage, peuvent être des thermocouples qui, lorsqu'une modification de température donnée se manifeste dans le système à surveiller, émettent désormais des signaux électriques vers l'extérieur par l'entremise des âmes d'alimentation, qui sont dans ce cas hors tension. Il s'ensuit que, dans tous les cas, des zones de chauffage ou des zones de mesure ou thermocouples se trouvent rassemblés en un nombre voulu quelconque dans la bande établie suivant l'invention, ce nombre étant déterminé par l'application envisagée et la longueur du produit.
Lorsque, par exemple - ainsi qu'il a aussi été prévu par l'invention-les conducteurs de chauffage sont enroulés en hélice autour des âmes d'alimentation câblées, un tel élément, tout comme les fils de chauffage connus (document US-PS 3 355 572), peut aussi être enroulé sur une conduite par exemple, avec un tors relativement petit, de sorte que la répartition de la chaleur sur la surface de la
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conduite se trouve notablement améliorée par rapport à celle obtenue avec les éléments chauffants connus. En outre, grâce au câblage ou à la mise en faisceau, la mise en contact entre le conducteur de chauffage et les âmes d'alimentation ne risque pas d'être diminuée, voir complètement interrompue.
On obtient sensiblement les mêmes avantages - mais en suivant simplement un regard inverse-lorsque l'élément flexible suivant l'invention constitue une ligne thermométrique destinée à surveiller la température de câbles électriques, de tubes ou de systèmes tubulaires.
Dans une autre version de l'invention, l'élément chauffant ou thermométrique se voit adjoindre au moins une âme additionnelle. Le domaine d'application de tels éléments s'en trouve notablement élargi.
A cet égard, il est tout à fait sans importance que les éléments de chauffage soient d'une conformation plate, par exemple sous la forme d'un conducteur jumelé ou d'une tresse ou qu'ils présentent une forme assemblée en faisceau à section circulaire. Ce qui est au contraire déterminant c'est le fait que des fonctions de signalisation, de commande ou de surveillance soient intégrées simultanément dans cet élément chauffant, ce qui contribue notablement à accroître la fiabilité.
Des éléments de circuit distincts, capables de se charger de ces fonctions, sont éliminés, Un autre avantage essentiel réside dans le fait que, tout en conservant la même structure de l'élément chauffant, on peut encore procurer, sur le lieu même du montage, un accroissement de la puissance, uniquement en appliquant aux tronçons des dispositions relevant de la technique de couplage, par exemple en couplant en parallèle une ou plusieurs âmes supplémentaires.
Toutefois, conformément à l'invention,
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l'âme ou les âmes additionnelles peuvent être adjointes seulement dans un tronçon de l'élément chauffant et c'est seulement après raccordement à un second tronçon ou lors de l'établissement d'une bifurcation, que ces âmes peuvent être utilisées pour fournir au second tronçon et/ou au tronçon bifurquant le courant d'alimentation nécessaire pour les fils de chauffage, à partir de la source de tension située, par exemple, à l'extrémité d'amont du premier tronçon. La diminution du nombre de points d'alimentation nécessaire jusqu'à présent au niveau des éléments chauffants peut accroître notablement la fiabilité de l'ensemble du système.
Ainsi qu'il a été dit plus haut, l'âme ou les âmes additionnelles peuvent, conformément à l'invention, être couplées en paràllèle avec l'âme ou les âmes d'alimentation qui présentent des points de contact.
Ceci représente-la longueur de l'élément chauffant, restant inchangée-un accroissement de la section conductrice et donc une élévation de la puissance de chauffage. L'avantage particulier réside encore dans le fait que cette augmentation de la puissance peut aussi s'effectuer après coup, à savoir uniquement par adjonction à l'extrémité de la ligne, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'effectuer des travaux de montage ultérieurs sur le système déjà installé. Lorsqu'un accroissement de la puissance n'est pas exigé, l'âme additionnelle peut éventuellement servir aux fins de surveillance, par exemple, entre autres, par le fait qu'elle soit consituée spécialement, ainsi qu'il est connu en soi, en tant qu'âme de signalisation, compte tenu de sa destination.
A titre de variante, l'âme ou les âmes additionnelles peuvent être utilisées pour effectuer, à des intervalles de temps par exemple, des mesures de contrôle sur le système monté. A cette fin, on peut
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débrancher les âmes additionnelles qui avaient été adjointes au circuit en vue de l'accroissement de la puissance, marcher avec une puissance diminuée pendant la mesure de contrôle et, ensuite, revenir à la pleine puissance désirée, moyennant adjonction des circuits parallèles. Toutes les possibilités de variation mentionnées ne peuvent pas être atteintes avec les éléments chauffants connus, même ceux établis sous la forme dite"autorégulable".
A cela s'ajoute le fait que, grâce à l'adoption d'au moins une âme additionnelle, on peut aménager une plus grande longueur de fil de chauffage dans l'élément chauffant. Ceci vaut par exemple pour le cas où, conformément à une autre suggestion de l'invention, les âmes d'alimentation et les âmes additionnelles sont situées cote à côte dans un même plan, cependant que le conducteur de chauffage entoure l'ensemble de ces âmes à la manière d'une hélice, ou lorsque le conducteur de chauffage est inséré dans ces âmes par tressage ou tissage et entoure celles-ci à la manière de boucles.
Ainsi, on peut, lors du tronçonnage, confectionner des tronçons relativement courts, qui fournissent néanmoins une puissance de chauffage suffisante.
Lorsqu'on incorpore, conjointement avec le conducteur de chauffage, des filaments ou filés isolants, ceux-ci garantissent d'autre part la cohésion mécanique des éléments fondamentaux de la structure ; ils constituent la protection du conducteur de chauffage contre les contraintes mécaniques extérieures et, par le fait qu'ils forment une enveloppe quasi-perméable, font en sorte que, par exemple, la chaleur est évacuée du conducteur de chauffage, sans donner lieu à une accumulation.
Un accroissement de la puissance de chauffage peut aussi être obtenu avec une autre construction
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avantageuse, où les âmes d'alimentation et les âmes additionnelles sont arrangées en un faisceau ou un élément câblé et où le conducteur de chauffage entoure toutes les âmes à la manière d'une hélice et détermine, entre les points de contact, des zones de chauffage disposées en série. Toutefois, un accroissement de la puissance est aussi réalisable avec une exécution comportant un ou des conducteurs de chauffage disposés parallèlement aux âmes.
A coté d'une forme allongée, le ou les conducteurs de chauffage peuvent aussi présenter celle d'une hélice ou d'un cordon ; d'autre part, cette hélice ou ce cordon epeut être disposé sur un noyau de support isolant. Une autre possibilité favorable en vue de l'aménagement d'une grande longueur de fil de chauffage consiste à loger le ou les conducteurs de chauffage au sein d'une structure tressée ou de disposer les conducteurs de chauffage mêmes sous la forme d'une tresse.
Les bandes chauffantes, les câbles chauffants, etc, connus, divisibles en tronçons et disponibles dans le commerce, bandes et câbles qui comportent des conducteurs de chauffage et des âmes d'alimentation, ont ceci en commun que pour établir le contact entre le conducteur de chauffage et le conducteur d'alimentation, on élimine l'isolant des âmes d'alimentation aux endroits prévus, cela par voie mécanique, par exemple par fraisage, grattage, taillage, etc. Comme cette action est effectuée, préalablement à l'enroulement du conducteur de chauffage, sur les âmes d'alimentation déjà parfaitement isolées et éventuellement gainées, seules les zones de l'isolant situées extérieurement sont accessibles.
Ces zones relativement étroites, prévues pour l'établissement du contact, constituent des points faibles supplémentaires des lignes de
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chauffage connues. Cette mise à nu subséquente des conducteurs des âmes d'alimentation constitue apparemment une raison supplémentaire pour laquelle seule la version "bande"d'éléments chauffants fractionnables en tron- çons s'est affirmée jusqu'à présent.
Les éléments serre-contact utilisés dans les câbles de chauffage connus comportant des âmes d'alimentation et des conducteurs de chauffage parallèles à celles-ci sont, eux aussi, applicables uniquement dans les câbles de chauffage en version plate, abstraction faite de perturbations possibles, dues au coincement des éléments individuels.
Suivant une autre particularité de l'invention, les difficultés exposées sont éliminées par le fait que les âmes d'alimentation sont débarrassées de l'isolant sur tout leur pourtour aux points de contact.
Cette élimination de l'isolant est opérée lors de la confection des âmes, de sorte qu'un traitement subséquent quent, qui porte le risque d'un endommagement, est supprimé. A cela s'ajoute avant tout la possibilité d'une mise en contact efficace, désormais sûre, qui s'étend sur tout le pourtour de l'âme d'alimentation. Ceci vaut aussi bien pour les cas où les âmes sont posées côte à côte sous la forme d'une bande que pour les cas ou les âmes d'alimentation et les âmes additionnelles sont câblées entre elles ou mises en faisceau.
Comme on le sait, il est préférable d'employer-du moins pour l'isolement des âmes d'alimentation de câbles ou lignes de chauffage-des matériaux offrant une résistance élevée à la chaleur. Les matériaux de cette sorte sont, par exemple, les élastomères idoines, par exemple ceux à base de caoutchouc silicone.
Une autre possibilité avantageuse consiste à employer, pour les applications précitées, des polymères fluorés, par exemple le polytétrafluoroéthylene ou un de ses
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copolymères pouvant être mis en oeuvre à partir de la masse fondue, tels que connus généralement, par exemple, sous les dénominations FEP, PFA ou ETFE. Ainsi, le FEP est un copolymère du tétrafluoroéthylène et de perfluoropropylène, pour lequel on indique une température d'emploi continu de 2050 C, tandis que celle du PFA, qui est un perfluoro-alkoxy, se situe même dans l'ordre de grandeur de 2600 C, c'est-à-dire, correspond à l'intervalle de température du polytétrafluoroéthylène (PTFE) lui-même.
Le ETFE, connu aussi sous la dénomination commerciale Tefzel, est un copolymère modifié de l'éthylène et du tétrafluoroéthylène avec un rapport de 25 % : 75 % ; sa température d'emploi continu est indiquée avec 1550 C environ. Ces matériaux peuvent être utilisés en combinaison avec des filés isolants ou fils de soie de verre isolants ou des tresses ou tissus appropriés, que l'on applique au préalable en tant que nappes distinctes. Ces matériaux peuvent cependant aus-
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si avantageusement sous une forme renforcée par des filés, des fibres de verre, etc, ce qui per- met d'atteindre une résistance mécanique élevée, mais aussi des aptitudes favorables à la mise en oeuvre.
Les matériaux précités, mais aussi d'autres matériaux convenant au but visé, peuvent, sous une forme extrudée, être appliqués autour des conducteurs, du système de conducteurs ou de l'ensemble de l'élément chauffant (câble, bande ou ligne). Il va de soi que l'on peut aussi, dans le cadre de l'invention, appliquer ces matériaux sous la forme de bandes.
Il est aussi déjà connu en soi d'utiliser, pour l'isolement de circuits électriques, des polymères fluorés, par exemple le polytétrafluoroéthylène lui-même.
Toutefois, étant donné les difficultés de mise en oeuvre connues de tels matériaux polymères, les longueurs des produits à exécuter sont limitées. Il s'ensuit que des
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conduites ou systèmes tubulaires de grande longueur, par exemple, ne peuvent pas être chauffes purement et simplement à l'aide de lignes électriques isolées au moyen de ce matériau résistant aux hautes températures.
Ces difficultés inhérentes à l'emploi de bandes chauffantes ou de câbles chauffants connus sont surmontées, suivant une autre particularité de l'invention, par le fait que l'isolant des âmes d'alimentation, une nappe intermédiaire prévue éventuellement et/ou la gaine elle-même, sont constitués en un matériau sous forme de bande, qui est d'abord enroulé sous une forme non frittée et qui est fritté à l'état appliqué. Ce mode d'isolement permet d'établir des âmes d'alimentation pour les contraintes thermiques les plus élevées. On obtient ainsi, comparativement au formage par compression de poudre et frittage des matières synthétiques résistant aux températures élevées, des vitesses d'exécution plus élevées et surtout des longueurs débitées voulues quelconques.
Les bandes chauffantes dites autoréglables, que l'on propose principalement pour les chauffages d'accompagnement de conduites, possèdent, en raison des matériaux synthétiques employés, la propriété d'agir dans le sens d'une limitation automatique en ce qui concerne la cession de la chaleur de sorte que les limiteurs de température habituels sont considérés comme superflus. Suivant une autre particularité de l'invention, un effet analogue peut être obtenu si l'on emploie, pour le conducteur de chauffage lui-même, des métaux à haut coefficient de température. Le nickel pur, par exemple, s'est avéré approprié à cet usage.
Ainsi qu'il a été indiqué plus haut, les éléments chauffants suivant l'invention peuvent être constitués sous la forme de bandes ; ils peuvent cependans aussi présenter la forme d'un faisceau. Sous cette
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forme, les éléments chauffants peuvent aussi être utilisés, entre autres, pour les applications dites chauffages d'accompagnement de tubes, où ils sont enroulés en hélice autour du tube ou du système tubulaire considéré ou sont disposés parallèlement à l'axe du tube.
Suivant une autre particularité de l'invention, on obtient une réalisation particulièrement favorable à cet égard par une disposition consistant en ce que les âmes d'alimentation et l'âme ou les âmes additionnelles sont câblées ou rassemblées en faisceau autour du noyau, ce dernier étant constitué par un tube ou un système tubulaire destiné à recevoir des milieux liquides ou gazeux. Une telle utilisation des éléments chauffants suivant l'invention pour chauffages d'accompagnement assure un équilibrage de température parfaitement uniforme sur tout le pourtour du tube, sans qu'il soit nécessaire de recourir à des moyens supplémentaires.
Or, on obtient en outre cet avantage particulier que grâce au fait que les éléments chauffants suivant l'invention peuvent être établis en des longueurs voulues quelconques, on a désormais la possibilité de produire des conduites et/ou des systèmes tubulaires divisibles en tronçons à volonté et dont la température est susceptible d'équilibrage. Dans la forme dotée de chauffage, on peut établir des conduites en matière synthétique ou en métal, par exemple en cuivre ou en acier fin, en des longueurs pratiquement infinies, et être seulement débités, aux dimensions, sur le lieu de montage. Les conducteurs de chauffage divisibles en tron- çons offre la garantie que des tronçons de conduite plus ou moins courts ou longs bénéficieront toujours d'un équilibrage de la température, et cela sur tout le pourtour des tubes.
Lorsqu'il s'agit non pas d'une conduite, mais d'un système tubulaire, par exemple sous la forme
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d'un faisceau tubulaire constitué par une multitude de tubes individuels de petit diamètre câblés entre eux, les âmes d'alimentation et les âmes additionnelles, ainsi que le conducteur de chauffage, peuvent, conformément à un mode de réalisation de l'invention, entourer le faisceau tubulaire en une ou plusieurs nappes.
On a ici en outre la possibilité, en insérant une ou plusieurs couches isolantes intermédiaires, d'utiliser plusieurs circuits chauffants pour l'équilibrage de la température des milieux à transporter. D'autre part, on peut incorporer plusieurs circuits de chauffage dans un système tubulaire en entourant l'ensemble du faisceau tubulaire d'une nappe constituée par des âmes d'alimentation, d'âmes traditionnelles et de conducteurs de chauffage et en faisant en sorte qu'un ou plusieurs tubes de petit diamètre du faisceau tubulaire soient chauffés à part. Comme, dans chaque cas, les tubes, de même que les tubes individuels de petit diamètre et y compris les conducteurs de chauffage constitués suivant l'invention, peuvent être divisés en tron- çons à volonté, il est possible d'établir les combinaisons les plus diverses de tubes ou de systèmes tubulaires.
Ceci vaut également pour le cas où il s'agit de surveiller la conduite du le système de conduites suivant l'invention en ce qui concerne l'allure de la température du milieu transporté. Grâce au fait que l'élément thermométrique, le conducteur de résistance, le thermocouple, etc, sont répartis uniformément sur le pourtour du tube, il est possible de réaliser une allure précise de la température ; des dégâts survenant dans le système peuvent être saisis et localisés en peu de temps.
L'invention permet en outre de loqer en commun, en particulier dans le système tubulaire, des
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éléments chauffants et des éléments thermométriques.
Ainsi, par exemple dans un faisceau tubulaire câblé, constitué par plusieurs tubes individuels câblés ou assemblés en un faisceau, un tube de petit diamètre transportant un milieu peut être tempéré à l'aide d'un élément chauffant suivant l'invention, tandis que, dans le but de surveiller la température de l'ensemble du câble, le noyau, constitué par des tubes indi- viduels de petit diamètre, est entouré d'un élément thermométrique suivant l'invention sous la forme d'une nappe.
Il est dans certains cas avantageux, lors de la mise en oeuvre de l'invention, de fixer les conducteurs de chauffage ou thermométriques, au niveau des points de contact, chaque fois sur le conducteur électrique dénudé, à l'aide de moyens spéciaux, par exemple par un apport de métal sous une forme fondue, finement divisée. Une telle méthode est généralement connue dans la technique sous la dénomination de"schoopage". Des adhésifs appropriés, par exemple à base de céramique, conviennent également pour le but visé par l'invention.
L'invention sera exposée d'une manière plus détaillée, en se référant aux éléments chauffants représentés dans les figures 1 à 7 à titre d'exemples de réalisation. Il convient toutefois de faire remarquer expressément, une fois de plus, que les mêmes éléments peuvent être utilisés comme éléments de mesure.
La figure 1 représente une bande ou un câble chauffants électriques flexibles, divisibles en tron- çons, suivant l'invention, bande ou câble qui se compose des deux conducteurs d'alimentations 1 et 2 comprenant les conducteurs de tension 3 et 4, dont l'isolant est désigné par 5. La matière isolante est constituée par exemple par un caoutchouc silicone, un polymère fluoré sous une forme extrudée, donc FEP, PFA ou ETFE, ou bien
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sous forme de bande, par exemple sous celle d'une bande de PTFE, qui n'est fritté qu'après application.
La cohésion des différents conducteurs est assurée par une enveloppe 6, qui peut être un fourreau extrudé en FEP ou en caoutchouc silicone ou un enroulement d'une bande de PTFE, ou encore, un revêtement ou nappe d'un tissu ou tresse de fil ou de soie de verre.
Le fil de chauffage proprement dit 7 est appliqué sur cette couche ou nappe suivant une ligne hélicoïdale ; le contact avec les conducteurs 3 et 4 est assuré, par exemple, en éliminant l'isolant 5 de ceux-ci à intervalles, sur des courtes distances, les points dénudés respectifs des deux conducteurs étant décalés les uns par rapport aux autres dans le sens axial. Lorsque la nappe 6 est éliminée simultanément en ces endroits, le conducteur de chauffage 7 se trouve en contact avec les conducteurs 3 et 4 sur une ou plusieurs spires. On peut éluder l'élimination de la couche 3 aux points de contact, en enroulant le conducteur de chauffage-fil, hélice ou cordon avec ou sans noyau-directement sur les conducteurs et en appliquant ensuite la couche 6, par exemple sous la forme d'une bande de tissu ou d'une tresse.
Finalement, la gaine 8-par exemple en un caoutchouc silicone ou une autre matière synthétique appropriée, sous une forme extrudée ou sous celle d'une bande enroulée-sert à assurer une protection contre les attaques mécaniques extérieures. L'enveloppe peut être renforcée par des armatures intérieures de filaments, de fibres ou de filés. Une réalisation ininflammable peut s'avérer avantageuse dans certains cas.
Indépendamment de l'exécution spéciale et des matières isolantes employées, il est essentiel qu'une troisième âme 9 à conducteur 10 et à isolant 11 soit prévue dans l'élément chauffant. Cette âme supplément taire peut être mise à contribution pour les tâches
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décrites au préambule ; à cet égard, il y a lieu surtout de mettre en évidence-à côté des fonctions de commande de signalisation ou de contrôle-sa contribution en tant qu'âme sous tension, à l'accroissement de la puissance, de l'alimentation des tronçons subséquents, de l'injection triphasée, etc.
A la différence de l'élément ou câble chauffant en forme de bande, représenté dans la figure 1, la figure 2 représente une disposition où les âmes d'alimentation 12 et 13 sont rassemblées avec l'âme additionnelle 14, pour former un élément chauffant. Le conducteur de chauffage 15, constitué par exemple sous la forme d'un fil tendu établi à partir d'un alliage pour résistances électriques, est inséré dans les âmes, à l'aide de fils 16, par tressage ou tissage. Ici également, l'isolant 17 est éliminé en des points de contact, non représentés, des âmes d'alimentation, et le conducteur de chauffage 15 est en contact avec les conducteurs 18 et 19 des âmes d'alimentation 12 et 13, par une ou plusieurs spires.
Les fils ou filaments 16 garantissent la cohésion des âmes ; d'autre part, ils protègent les fils de chauffage et constituent en même temps des espaceurs pour ceux-ci.
Si cette bande chauffante est appelée à fonctionner en triphasé, l'âme 14 peut aussi être établie comme âme d'alimentation avec des points de contact.
A cette fin, et comme mentionné plus haut, l'isolant 20 doit être éliminé en des endroits décolés par rapport aux points de contact des âmes d'alimentation additionnelles, afin que le conducteur de chauffage 15 soit en contact avec le conducteur 21. Finalement, on recouvre l'âme de l'élément chauffant d'une enveloppe 22 ayant une forme qui correspond à celle représentée dans la figure 1.
Conformément à une forme de réalisation
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connue par l'état de la technique, et comportant des âmes d'alimentation et des conducteurs de chauffage, orientés parallèlement les uns aux autres, on peut, dans ce cas également, introduire avantageusement dans l'assemblage une âme additionnelle, cela soit en tant que conducteur continu, soit pour la marche en triphasé, et si l'on prévoit aussi d'une manière appropriée des ponts de contact allant de l'âme supplémentaire vers l'élément de chauffage.
La figure 3 représente une forme de réalisation de l'invention où l'on prévoit, à côté des âmes 23 et 24, et dans le même plan que ceux-ci, d'autres âmes 25 et 26, dont celle désignée par 25, par exemple, peut être constituée en tant qu'une âme d'alimentation suiveuse pour un tronçon subséquent de câble de chauffage, tandis que 26 peut être réalisée en tant qu'âme de signalisation ou de surveillance ou simplement comme conducteur de compensation. 27 désigne le conducteur de chauffage incorporé par tressage ; 28 désigne un filament ou un filé, à base de soie de verre par exemple, également incorporé par tressage.
En particulier, une telle insertion du fil de chauffage par tressage offre la possibilité de disposer les âmes d'alimentation non seulement aux bords extérieurs de la bande chauffante, mais aussi dans l'intérieur de l'assemblage, soit, de les arranger dans celui-ci en alternance avec les autres âmes. Ainsi, on peut adopter les modes de réalisation les plus divers, compte tenu du domaine d'application.
La figure 4 représente un exemple de réalisation où les âmes d'alimentation 29 et 30 de l'élément chauffant flexible, divisibles en tronçons sont câblés avec une autre âme 31. Ici également, et comme indiqué plus haut, l'isolant 32 et 33 est éliminé sur tout le pourtour, aux points de contact, des conducteurs 34 et
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35, de sorte que, dans tous les cas, et en dépit du câblage, le conducteur de chauffage 36, posé en hélice autour de l'assemblage câblé, se trouve en contact simple ou multiple avec les points considérés des âmes d'alimentation. La gaine 37 peut aussi être établie de la manière décrite plus haut. L'âme additionnelle 31 peut être accouplée, sans possibilité de mise en contact par exemple, en tant que trajet de courant parallèle, en vue d'accroître la section conductrice des âmes d'alimentation.
Un tel élément chauffant, sous une forme pouvant être divisée en tronçons à volonté et présentant une section circulaire, se laisse aussi enrouler, avec un tors relativement étroit, sur une conduite par exemple, de sorte que la répartition de la chaleur sur la surface des tubes est notablement améliorée comparativement à celle obtenue avec d'autres éléments chauffants.
On obtient une forme de réalisation particulière de l'invention, par exemple suivant la construction conforme à la figure 4, lorsque l'isolant des âmes d'alimentation et des âmes additionnelles, de même que la gaine, sont constitués par un rubanage en polytétrfluoroéthylène (PTFE), qui a été fritté après l'application des rubans initialement non frittés. La dénomination polytétrafluoroéthylène comprend en l'occurence les polymères du tétrafluoroéthylène qui comportent des additions modifiantes, mais cependant en une quantité telle que les polymères, tout comme le tétrafluoroéthylène lui-même, ne peuvent pas être mis en oeuvre à partir de la masse fondue. D'autres matériaux appropriés sont ceux à base de polyimide, par exemple.
Ainsi qu'il a été indiqué plus haut, des conducteurs de chauffage électriques, destinés aux chauffages dits"d'accompagnement"pour conduites, se sont imposés sur le marché. Ils trouvent des domaines
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d'application étendus dans l'industrie chimique par exemple, lors du transport de milieux tempérables, éventuellement en tant que canalisations pour analyses. Il s'agit en occurence, entre autres, de maintenir constante la température du milieu à transporter, depuis le point de réception jusqu'au point de délivrance. Ceci constitue dans de nombreux cas une condition absolue, car des variations de température, dans un segment de tube par exemple, peuvent déterminer une modification de l'état physique du milieu à transporter et bloquer ainsi l'ensemble de la conduite.
Un exemple d'un tel chauffage d'accompagnement d'un tube est représenté dans la figure 5. Le tube transporteur de milieu 38, qui peut évidemment aussi être l'âme d'un multitube flexible, c'est-à-dire être constitué par plusieurs tubes individuels câblés entre eux, est entouré en hélice par l'élément chauffant 39, lequel peut être lui-même constitué suivant les figures 1, 2,3 ou 4. Le chiffre 40 désigne une enveloppe calorifuge constitué en un produit mousse ou une nappe de fibres convenables ; pour assurer un rayonnement de chaleur vers l'intérieur, la surface intérieure de l'enveloppe 40 peut être métallisée. On peut cependant, dans le même but, effectuer l'enroulement d'une feuille métallique avant l'application d'une enveloppe.
La gaine 41, qui assure une résistance mécanique est constituée, par exemple, en un polyéthylène, un chlorure de polyvinyle, etc.
Finalement, la figure 6 représente une autre version améliorée du chauffage d'accompagnement.
Sur le tube transporteur de milieu 42 sont appliquées,
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par par exemple, en une nappe, les âmes d'alipar ca mentation 43 et 44, ensemble avec d'autres âmes 45. Le conducteur de chauffage 46 entoure cette nappe en hélice ; en des points de contact préparés, non représentés,
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a lieu la connexion électriquement conductrice avec les conducteurs sous tension des âmes d'alimentation 43 et 44. L'avantage essentiel de cette forme de réalisation de l'invention réside dans la répartition parfaitement uniforme de la chaleur sur le pourtour. Le système est divisible en tronçons en n'importe quels points, les tronçons étant prêts à être mis en service.
Un tel système tubulaire chauffable, qui comprend des tubes ou des conduites en matière synthétique ou en métal, peut être exécuté en longueurs pratiquement infinies et être seulement débité sur le lieu de montage en longueurs requises.
Pour accroître l'efficacité, et afin d'atteindre, ici également, la possibilité d'alimenter, à partir d'une centrale, d'autres tronçons ou canalisations de départ, une ou plusieurs des âmes 45 peuvent être mises à contribution pour le transport de la tension, mais aussi pour des processus de commande, de signalisation ou de contrôle. Par-dessus l'enroulement de fil de chauffage est disposé, par exemple, un tissu ou une tresse 47 de filé ou de soie de verre, elle même entourée d'une enveloppe calorifuge 48, disposée éventuellement après un enroulement préalable d'une bande métallique. La gaine, en une matière synthétique résistant à l'abrasion, est désignée par 49.
Le mode d'exécution représenté dans la figure 6 permet également une exploitation en triphasé ; dans ce cas, les trois âmes d'alimentation, pourvues convenablement de points de contact-c'est-à-dire de points dénudés des conducteurs d'alimentation-sont disposés en étoile sur le pourtour du tube 42.
Il va de soi qu'au lieu d'une seule nappe, le chauffage d'accompagnement du tube peut comporter deux ou plusieurs nappes d'âmes d'alimentation, ainsi que des âmes additionnelles, ces diverses nappes et âmes
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étant séparées les unes des autres par des couches isolantes intermédiaires. De cette façon, on peut même loger plusieurs circuits de chauffage dans le système tubulaire. Ceci s'applique aussi aux cas où, par exemple, un tube faisant partie d'un système tubulaire doit être chauffé séparément, mais où l'ensemble des tubes doit être mis en équilibre de température.
Le tube transporteur de milieu 42, qui est ici un tube unique, peut évidemment être ici aussi un système tubulaire constitué par des tubes individuels de petit diamètre, par exemple le noyau d'un multitube flexible câblé. Il peut cependant aussi s'agir d'un câble électrique, d'un boyau ou d'un tube ou tronçon tubulaire, comme celui utilisé dans les pistolets pulvérisateurs de peinture par exemple, ou encore, une conduite de transport, qui trouve son application dans l'industrie alimentaire. Les domaines d'application sont pratiquement illimités.
Le conducteur de chauffage même, qui peut être inséré entre les âmes par entrelacement, enroulé en hélice autour de celles-ci, ou encore, orienté parallèlement à celles-ci, est constitué en un alliage Cr-Ni, par exemple. Il s'est avéré particulièrement avantageux, pour les cas où l'on désire réaliser une autolimitation ou un autoréglage des éléments chauffants, d'établir le conducteur en un matériau à coefficient de température élevé, en nickel pur par exemple.
Dans une bande chauffante ou thermométrique, des âmes de chauffage et d'autres âmes sont situées dans un même plan. Lors de la mise en oeuvre de l'invention, il s'est avéré avantageux que les âmes d'alimentation constituent chaque fois les bords extérieurs de la bande formée par les âmes situées côte à côte dans un même plan. Ceci offre la garantie que le fil de chauffage disposera de surfaces de contact maximales sur les âmes
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d'alimentation. Ceci vaut également pour le cas où des conducteurs thermométriques sont incorporés dans l'assemblage au lieu du fil de chauffage ou conjointement avec celui-ci.
L'élément chauffant suivant la figure 7 est constitué par les âmes d'alimentation 51 et 52 disposées parallèlement entre elles, dont les conducteurs 53 sont isolés au moyen d'un rubanage 54 en polytétrafluoroéthylène (PTFE), qui a été frittée après l'application. La dénomination"polytétrafluoroéthylène"inclut en l'occurence des polymères du tétrafluoroéthylène qui comportent des additifs modificateurs, mais cependant en une quantité telle que le polymère, tout comme le polytétrafluoroéthylène lui-même, ne peut pas être mis en oeuvre à partir de la masse fondue. D'autres matériaux appropriés sont ceux à base de polyimides, par exemple.
L'isolant est éliminé tout autour aux endroits 55, 55', 55"et 56,56'et 56", de sorte qu'en ces endroits le fil de chauffage 57, inséré par tissage ou par tressage, est en contact avec les conducteurs 53 des âmes d'alimentation. Des zones de chauffage d'une puissance définissable sont ainsi formées entre les points 55 et 56, 55'et 56', 55"et 56".
Pour assurer la protection du conducteur de chauffage 57 contre les atteintes mécaniques et pour assurer la cohésion des âmes d'alimentation 51 et 52, on peut prévoir par-dessus le conducteur de chauffage une enveloppe tissée ou tressée en filaments ou filés, ou une enveloppe extrudée en caoutchouc silicone par exemple, ou une fois de plus un rubanage en PTFE.
La bande suivant la figure 7, réalisée sui- vant l'invention, peut aussi être une ligne de mesure, par exemple pour saisir une variation de température, et exercer ainsi une fonction de surveillance. Dans ce cas, le fil 57 est un thermocouple ; les âmes d'ali-
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mentation 51 et 52, prévues pour le chauffage, constituent les lignes de raccordement, qui se prolongent hors de la bande, pour les thermocouples.
Les âmes 51 et 52 peuvent aussi, comme représenté dans la figure 4, être câblées entre elles, tandis que le fil de chauffage peut être enroulé en hélice autour des éléments câblés.