Brevet FR2074672A1 — publié le 19711008

- I - 2074672 PEBFBCîICINiS83STS AUX TEERMOPLONSEURS PLASTIQUES EKPLOIANT DES CABLES C H A U F »• P A H T S. On sait que 1'industrie met maintenant à la disposition des utilisateurs 5 des cables chauffants isolés, c'est à dire des conducteurs spécialement étudiés et établis en vue non pas de combattre l'émission de chaleur consécutive au passage du courant et communément désignée par "effet Joule", aais de provoquer cette émission dans des conditions bien déterminées d'utilisation de façon à ne pas endommager l'isolation. 10 Depuis que celle—ci a pu être réalisée en certains plastiques, à la fois chimiquement et tlieraiqueeent résistants, tels que polyoléfines àalogènées, et aussi grâce à certains perfectionnements des cables chauffants, tels que l'insertion de parties non chauffantes jouissant du même isolement, il a pu être envisagé d'utiliser les cables chauffants à la 15 fabrication de theimoplongeurs, c'est à dire d'appareils électriques destinés au réchauffeaent des liquides dans lesquels ils peuvent être partiellement immergés, à partir de la surface et du bord de la cuve le contenant, ou à travers sa paroi par une traversée étanche adéquate» Le présent brevet vise certains dispositifs qui ont été trouvés propres 20 à. une telle utilisation correcte de ces cables chauffants, et plus spécialement de ceux qui sont dits "avec sorties froides", c'est à dire dont seule chauffe appréciablement la partie médiane, les extrémités sur une longueur plus ou moins grande ne chauffant pas ou peu. — A - Le premier de ces dispositifs, Fig (l), consiste à enrouler le 25 cable (l) en spires hélicoïdales (2) sur un mandrin (3) cylindrique comportant un certain nombre de cannelures longitudinales réparties régulièrement suivant sa circonférence (4). Le cable étant de préférence un cable chauffant avec sorties froides, toute la partie chauffante et une petite longueur de la partie non chauffante, par exemple 10 em^ sont 30 ainsi enroulés : un solénoïde chauffant (7} se trouve ainsi constitué. Une tige longitudinale (5)'de nature indifférente, mais résistant aux produits chimiques et qui peut par exemple être constituée d'un fil d'acier gainé d'un plastique convenable par extrusion ou enfilage, est alors appliquée au-dessus d'une des cannelures et fixée provisoirement. 35 Puis par une technique de vannerie industrielle, facilitée par la présence de la cannelure (4), une fixation de la tige (5) sur le cable (l) peut-être réalisé à chacun de leurs croisements, par exemple par emploi d'un fil (ô) pouvant être constitué lui-même soit d'un monifilament d'un plastique convenable, f'est à dire par exemple résistant à la chaleur BAD ORIGINAL 70 01495 - ii - 2074672 et aux produits chimiques, soit d'un fil métallique gainé d'un plastique, convenable, soit de tout autre matériau'- comme fil de fibres de..verre, protégé ou non. La même opération est menée devant chaque cannelure. Dans une application â. une fabrication courante industrielle, et de façon évidemment non limitative mais seulement indicatrice d'un emploi correct du procédé revendiqué par le présent brevet pour l'emploi d'un cable chauffant, les cotes suivantes ont été retenues : le mandrin (?) à un diamètre de 28 mm, le cable (l) un diamètre de 3,8 mm, les tiges (2?) un diamètre de 3 mm, le fil (ê) un diamètre de Ira, Si la tige (?) est un fil gainé, il y aura avantage à maintenir hors du bain les extrémités de ce fil, pour éviter l'agression des tranches parles produits chimiques ; les tiges (g.) pourront avantageusement être constituées d'un nombre pair de parties rectilignes reliées aux extrémités par des courbes continues, sans par conséquent solutions de continuité à leur protection ; les extrémités seront sorties hors du bain et reprises comme il sera vu plus' loin ; si l'on veut réunir à une même extrémité du iolénoïde ainsi'constitué les 2 extrémités du cable cïtauf— faitt, l'une de ces tiges (ç) peut—être constituée par l'une des extrémités non chauffante du cable chauffant qui rejoint ainsi l'autre de cette façon. Un des dispositifs les plus simples retenu industriellement consiste à disposer de 3 cannelures à. 120°. Sur 2 d'entr'elles, une £-pingle simple en fil' d'acier gainé de plastique assume les fonctions de 2 des tiges fs). La sortie froide du cable chauffant qui se raceordle au cable â. la même extrémité que. la courbe de cette épingle est ramenée le long du solénoîde et tient lieu de troilième tige (5) % de sorte qu'à l'une des extrémités du solénoîde, se trouvent réunies les 2 extrémités du cable et les 2 extrémités dé l'épingle. Il sera exposé plus loin comment ces extrémités sont reprises, par un second dispositif revendiqué. Les avantages de ce premier dispositif sont s il procure un contrôle serré de l'espacement de différentes parties-du cable ; l'interposition fréquente du fil (6) empêchant celles—ci de se toucher, tout en les maintenant à une bonne proximité, en égard à l'économie de place. 11 évite de trop grandes surfaces de contact avec les supports dtt cable non conducteurs de la chaleur, comme ce serait le cas si l'on enroulait le cable directement sur un tube plastique par exemple ; dans ce cas en effet, des échauffements anormaux préjudiciables à la bonne tenue de'l'isolement du cable pourraient apparaître en ces points de contacts, qui gênent toujours le renouvellement du liquide à réchauffer autour du cable BAD ORIGINAL 70 01495 2074672 points de contacts qu'il convient donc dans tous les cas de réduire au minimum ; c'est ce que réalise parfaitement le dispositif ci-dessus décrit, revendiqué par le présent brevet. Un autre avantage de ce dispositif est de rendre parfaitement et aisement accessible toute la surface 5 du cable, et ce spécialenent en vue du nettoyage ; en effet, cette particularité, évidente pour l'extérieur du solénoïde, l'est également, une fois naturellement le mandrin (?) de montage retiré par glissement, pour l'intérieur, qui se présente alors dans son ensemble corne un cylindre circulaire creux de par ses dimensions parfaitement accessible par une 10 brosse circulaire de dimensions adequates ; ces particularités sont importantes car l'on sait que les éléments chauffants immergés dans certains bains, comme ceux de nickel brillant, par exemple, se recouvrent régulièrement de dépots boueux qu'il convient de retirer à intervalles réguliers ; il faut d'ailleurs signaler à ce propos que si le cable chauffant 15 a été bien établi, ces dépots, à puissance de chauffe égale, sont moindres qu'ils n'étaient avec les thermoplongeurs habituels, et surtout n'adhèrent pas au cable ; cependant, celui-ci doit néanmoins être disposé de telle sorte qu'une visite et un nettoyage léger par brossage doux soit possible, et c'est ce que réalise parfaitement le dispositif ci-dessus 20 décrit et revendiqué par le présent brevet. Un troisième avantage de ce dispasitif est de permettre la protection extérieure très aisée et efficace de l'ensemble du solénoïde, en introduisant celui-ci par exemple dans un tube plastique de diamètre convenable ; dans l'exemple indicatif et non limitatif cité, ce tube est un tube du commerce en polychlo— 25 rure de vinyle surchloré, dont les qualités de résistance à la fois thermique et chimique sont bien connues, de diamètre extérieur 50 mm. En effet, pour l'usage industriel courant, une telle protection est tout à fait souhaitable contre les agressions mécaniques que le thermoplongeur a forcément à subir dans un atelier de production. Mais il ne faut pas, 30 comme ci-dessus pour les supports de cables, que cette protection en— traine une gène au renouvellement du liquide à chauffer au contact avec le cable, sous peine de détérioration possible de celui—ci ; or la présence des tiges (5) qui s'interposent entre la paroi interne du tube plastique protecteur et l'extérieur des spires du cable chauffant, maintient 35 le cable hors de tout autre contact de sorte que le dispositif ci—dessus décrit et revendiqué par le présent brevet est de ce point de vue également entièrement satisfaisant. — B — Un second dispositif, Fig 2, consiste, après leur avoir fait ira— 70 01495 - 17 - 2074672 verser un bouchon plastique élastomère (fî) comportant des troas d*un diamètre convenable., à réunir à l'intérieur dsun tube, plastique (9) Isa ei-trèaités (5) des tiges (5) Se la Fig (l), et les extrémités (lO) Fig 2 du cable chauffant. Les extrémités (5) peuvent être recourbées pour un 5 meilleur accrochage mécanique ; seules dépassent vers le haut les extrémités à cette place non chauffantes du cable ; un choix convenable de dimensions d'éléments permet, par une forme conique du bouch@ttjpercé (8) et du bas du tube (9) d*obtenir un coincement du bouchon dans le tube, assurant une étanchéité de l'ensemble à ce niveau. Le bouchnot peut par exemple être constitué en élastomère P. V. C. plastifié moulé, ou caoutchoucs spéciaux ; ou polyoléfines halogènées pu non ; le tube en P. Y. C. surchloré, ou polyoléfines halogènées ou non ; un produit de fixation (il) peut alors être coulé dans le tube, destiné, par solidification, à fixer mécaniquement l'ensemble et à procurer une étanchéité 15 supplémentaire entre les extrémités du cable, le tube plastique (9) et les extrémités recourbées (5) des tiges longitudinales (5) de la Flfc (l)» Ce produit à couler peut—êtrè un'ciment résistant aux produits chimiques, une résine polymérisànt à froid par catalyse, chargées ou non» comme il comme il en existe couraient dans le commerce, et qu*on sélectionnera 20 en égard à sa résistance aux produits chimiques, ou un brai, ou tout autre produit de remplissage procurant la triple fonction d1étanchéité, de résistance chimique et de scellement mécanique. L'avantage du dispositif ci-des3us décrit et revendiqué étant précisément de pouvoir procu- . rer simplement et efficacement ces fonctions. Le haut du tube plastique (9) peut-être muni d'un filetage, par exemple au pas du gaz et un coude plastique du commerce de dimension correspondante y être vissé (12) { une autre version emploie des coudes collés ; de là un autre tube plas-tif*e (l>3), horizontal peut-être vissé à son tour sur le coude (l2) ou colléj pour servir à la fois d'appui et de fixation du thermoplojigettr sur 30 le bord de la cuve, et de protection des sorties froides du cable chauffant. - C — Un troisième dispositif consiste en un relai étanche électrique entre les extrémités non chauffantes du cable chauffant et les conducteurs d'un cable multiconducteurs sous gaine plastique ou caoutchouc du commerce; 55 il consiste, Fig (3)» en une longueur déterminée, par exeteple 20 cm, d'un tube plastique (14) du commerce dont 1*intérieur est usine légèrement conique à chaque extrémité (l5Î » des bouchons en matière élastomère (l6, 17), par exemple p. V. C. plastifié moulé ou caoutchoucs spéciaux, sont alors enfoncés aux extrémités dû tube (14) de façoa, en. coinçant, à pro— GOPY RAn nnmiNAi 70 01495 - Y - 2074672 curer 1*étanchéité ; ces touchons sont percés d'un nombre suffisant de trous de dimensions adéquates pour ménager le passage^ pour l'un par exemple des 2 sorties froides du cable chauffant,(18), et pour l'autre du cable du commerce multiconducteurs qui doit assurer le relai électri— 5 que (19) ; les branchements électriques étant effectués, le tube (14) et les bouchons percés (16, 17) sont amenés en place par glissement le long des conducteurs électriques et coincés comme expliqué ci—dessins, procurant une bonne étanchéité et partant un isolement valable à l'usage dans des ateliers ou le relai peut-être soumis a toutes sortes d*a— 10 gressions par atmophères corrosives et éclabojissures par produits chi— aiques ; à noter qu'avec certains revêtements du cable chauffant tels que polyoléfines halogènées aucune adhérence n'est possible, et partant aucune étanchéité autrement que par serrage élastique d'un corps élastomère ; les avantages de ce relai sont : une inertie totale vis à vis de 15 ces agressions, ce qui n'est pas le cas de la plupart des relais existant courament dans le commerce ; u'ie étanchéité procurant une absence de fuites électriques que l'on obtient ordinairement que par l'emploi de matériels beaucoup plus couteux et ne présentant pas les mêmes avantages d'inaltérabilité en atmosphères chimiquement agressives. ïïn autre 20 avantage est que le tube plastique (14) peut-être confondu avec le tube (13) -Fig 2 du dispositif précédement décrit ; dans ce cas, le bouchon plastique percé de trous ménageant le passage des extrémités du cable chauffant peut avantageusement être muni d'un anneau métallique (20) noyé dans sa matière, par exemple comme prisonnier au cours de son bou— 25 lage, anneau dépassant à l'intérieur du tube (14) Fit J, confondu avec le tube (lj) Fig Z ; après les branchements électriques convenables, le bomclion Cl®) ayant été préalablement enfilé sur les extrémités (lS) non chauffantes du cable chauffant, ce bouchon est repoussé à l'intérieur du coude (12) Fig 2, le tube (14) Fig 2 est alors enfilé, vissé sur le 30 coude (12), ou collé, puis le bouchon (ils) Fig ? tiré à l'intérieur du tube (14) Fig 3 confondu avec le tube (13} FLg 2 par un crochet adéquat prenant dans l'anneau (20) Fig 3» Ie bouchon percé (7} Fig 5 est alors enfilé et coincé à son tour dans le tube (13) Fig 2 et (14) Fig 3 confondus. Si on le désire, 1'étanchéité peut-être encore parfaite par cou— 35 lée à l'intérieur dit tube (14) Fig 3 confondu ou non avec le tube (13) Fig 2 d'un produit adéquat du commerce, brai, caoutchouc spécial, résine, etc, avant fermeture du tube. L'emploi de relai valablement étanche dans les conditions d'emploi parfois sévères des ateliers d'électrochimie évite l'emploi de cables chauf— bad origimal ' \ COPY | 70 01495 -VI- 2074672 fants avec sorties froides très longues, qui seraient forcément très onéreux, puisque la sortie froide- doit par définition bénéficier du même isolement que la partie chauffante ; et il permet cependant de rejeter pratiquement aussi loin qu'on veut du lieu d'utilisation du thermopion— 5 geur tout branchement électrique à effectuer dans l'atelier même d'utilisation ; il faut remarquer ici que ceci constitue un progrès notable par rapport aux systèmes de thermoplongeurs et de branchements jusqu'ici courament employés dans ces ateliers, et qui donnaient lieu à de nombreuses pannes et fuites électriques. 10' — D - Enfin, et comme il a été débuté de montrer au chapitre a/ ci-dessus relatif au mode d'enroulement en solénoïde de la partie chauffante du cable chauffant, ce dispositif et les suivants permettent la confection simple et la fixation d'un protecteur extérieur du thermoplongeur ; au-dessus du solénoïde dm cable chauffant enroulé, le tube de protection 15 dont il a été parlé au chapitre kj est prolo gé jusqu'à hauteur du coude (12) Fig 2 ; une fente (2l) Fig 4 de longueur suffisante est pratiquée dans le tube protecteur (22) Fig 4 ainsi qu'un trou (23) de diamètre correspondant au diamètre extérieur du coude (l2) Fig 2 ou du tube (13) Fig 2 confondu avec le tube (14) Fig 3» la fente (2l) Fig 4 traversant dia-20 mètralement le trou (23) Fig 4 ; la fixation du protecteur tube (22) Fig 4 s'effectue alors très simplement- par enfilage du solénoïde (7) monté comme il a été expliqué en b/ et c/, dans le tube (22) Fig 4 ; la fente permet par élasticité en écartant les lèvres d'introduire le coude (12) Fig 2, ou le tube (13} Fig 2 confondu avec le tube (14} Fig 3» dans le 25 trou C23) Fig 4. Le haut du tube (22) Fig 4 se referme alors par élasticité de la matière plastique et le protecteur tube .(22î Fig 4 se trouve solidaire du reste du thermoplongeur ; si besoin était, suivant les dimensions-choisies, des centreurs pourraient être disposés autour du tube (9) Fig 2. Il est rappelé que le centrage du solénoïde (7) dans le tube 30 (22) Fig 4 s'effectue par l'intermédiaire des tiges (5) Fig 1. Les avantages de ce protecteur ont été énoncés au chapitre A/ relatif à la façon d'enrouler en solénoïde la partie chauffante du cable chauffant. Des fen- • tes (24) de renouvellement aisé du liquide intérieur au tube (22) par le liquide extérieur de la cuve sont pratiquées de façon à faciliter ce re-35 nomvellement, sous la seule réserve que leur forme de disposition ne prisse pas gêner l'action des tiges (5) comme centreurs du solénoïde (7) dans le tube (22). — E - Une extension de ces dispositifs peut-être employée dans le cas 1 COPY- BAD ORIGINAL 70 01495 - 711 - 2074672 fréquent ou l'on veut alimenter le thermoplongeur en courant triphasé équilibré ; il y a lieu alors d'enrouler simultanément et paralèllement en 1 seul solénoïde 3 cables identiques électriquement adéquats ; les 3 sorties froides qui se situent alors à l'extrémité du solénoïde peuvent 5 alors être ramenées à l'autre extrémité en tenant lieu de 3 tiges (5) Fig 1 et 2, et il n'y a à la rigueur plus lieu dêmployer alors, si on le désire, d'autres épingles de fil protégées pour tiges supplémentaires (?) ; principalement dans l'exemple de dimensions cité ; le bouchon percé (s) Fig 2 comporte alors S trous pour extrémités de cables et aucun 10 pour d'autres tiges (s). Le bouchon percé (lff) Fig 3 en comporte également é ; à l'intérieur du tube (14*). Fig 3, qui peut toujours être confondu avec le tube (13) Fîg 2, le branchement électrique peut alors être triphasé équilibré, étoile ou triangle, sur les phases du réseau amenées par le cable multiconducteurs (19). copy " 70 01495 " "" " 2074672 R g Y 5 D I C A T I 0 X S, — 1 — Un procédé dEnroulement d'an cable chanfiant (l) en un solénoïde (7) Fig 1> et de fixation des spires de ce solénoïde par attache sur des tiges longitudinales (5)» suivant une technique de vannerie industrielle, 5 par passage d'un fil (S) d'attache convenable. — 2 — L'utilisation d'une extrémité retour non chauffante du cable chauffant (l) en guise de tiges (5) pour réunir à une même extrémité du sole— noîée les 2 extrémités non chauffantes du cable chauffant. — 3 - Un dispositif de reprise mécanique des extrémités non chauffantes 10 du cable et des tiges (5) par traversée étanche d'un bouchon élastomére (s), passage à l'intérieur d'un tube (9)» et scellement par un produit de fixation (ll)*Fig 2, — 4 — Un dispositif de fixation du thermoplongeur au bord de la cuve et de protection simultanée des sorties froides du cable chauffant par un 15 coude du commerce (12) vissé ou collé sur le tube (9)» et recevant à son tour un tube (l5).Fig 3. — 5 — Un dispositif de relai électrique étanche recevant les extrémités non chauffantes du cable chauffant, et permettant d'en repartir d'une façon électriquaent étanche quelle que sàit l'atmosphère d'environneuent 20 Par un cable multiconducteurs sous plastique ou caoutchouc du commerce, 1*étanchéité qui entraine l'isolement électrique quelle que soient les conditions extérieures d'atmosphère étant obtenue par coincement de bouchons percés élastomères édequates (lS et 17) aux extrémités d'un tube (H). — 6 — La confusion possible de ce tube (14) avec le tube (13) de la rè-^ vendication ÎT0 5.Fïg 4. — J - Un disposi-tif protecteur en tube plastique convenablement ajouré (22) centré sur le solénoïde (7) par les tiges (5), sans contact direst avec lui,Fig 5. — 8 — Un système de fixation par la fente (2l) et le' trou (23) du tube protecteur (22) sur le thermoplongeur, par fermeture élastique de la fente (2l5 et du trou (23) autour du coude (12) ou du tube (13). — 9 - Une extension de ces dispositifs au cas ou J cables identique sont simultanément enroulés en 1 seul solénoïde, en vue d'une àli-imentation triphasée équilibrée du thermoplongeur. 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