Brevet FR2272568A1 — publié le 19751219

La présente invention concerne un élément chauffant électrique tubulaire constitué d'un tube enveloppe contenant au moins une résistance en hélice, dite spirale chauffante, reliée à des éléments de connexion dépassant des extrémités du tube enveloppe et contenant, entre la spirale chauffante et le tube enveloppe, une matière isolante comprimée se terminant à une certaine distance des extrémités du tube enveloppe, les cavités ainsi laissées étant bouchées par un bouchon en résine coulée et durcie, On sait boucher les extrémités des éléments chauffants tubulair avec une perle isolante qu'on fixe en place avec une résine de coulée à deux constituants0 Cette résine a, en outre, pour rôle de protéger l'élément chauffant contre la pénétration d'humidité.Malgré cette technique très améliorée de fermeture des éléments chauffants tubulaires, le bouchage parfait de ces éléments, de façon qu'ils soient étanches à l'eau et à la vapeur constitue un problème non encore résolu de façon satisfaisante. Même en cas d' remploi de résines à deux constituant, on a, à la fabrication, un pourcentage de rebut d'environ 1%O Cela signifie qu'environ 1% des éléments doit être repris, c'est-à-dire qu'on en coupe lsestvémité avec la broche, casse la perle isolante et enlève la matière d'étanchéité qui se trouve dans le tube avec un outil foreur spécial en métal dur. On sèche ensuite l'élément et on le rebouche. eme des éléments jugés parfaits lors du contrôle final chez le fabricant deviennent cependant plus tard inutilisables, en particulier quand ils sont transportés de régions à haute altitude à des régions à faible altitude, cela à cause de la différence de pression atmosphérique. Le pourcentage de rebut est alors beaucoup plus élevé, de l'ordre de 7 à 8%. Cela est du à ce qu'à la jonction de la résine et de la perle apparaissent des cavités ou des pores dans.lesquels entre de l'humidité atmosphérique quand la pression atmosphérique augmente, ce qui entraine une dégradation de la résistance d'isolement, Par conséquent, quand les exigences en matière de résistance d'isolement sont très. sévères, il faut aussi refaire le bouchage de ces éléments de la manière indiquée plus haut. Les inconvénients des procédés antérieurs utilisant des perles isolantes et la coulée de résine sont essentiellement les suivants 1. La matière d'étanchéité se trouvant à l'intérieur de ltenveloppe n'est pas visible de l'extérieur, de de sorte que les défauts tels que bulles, pores, etc... ne sont pas décelables. On ne peut donc pas constater si la résistance d'isolement de l'élément diminue avec le temps à cause des phénomènes indiqués. 2. Dans la plupart des cas, il faut extraire la magnésie des extrémités du tube avec un outil foreur spécial en métal dur, afin d'avoir de la place pour la matière d'étanchéité0 Or, cette opération est conteuse, spécialement parce que la casse de ces outils chers est fréquente. En outre, il reste le plus souvent une mince couche de ratière isolante, par exemple magnésie, aussi bien sur la paroi intérieure de l'enveloppe que sur la tige de connexion, car les grains de ratière isolante s'incrustent dans le métal et ne peuvent être délogés par l'opération précitée. Ces grains forment, dans de nombreux cas, un pont pour la pénétration de l'humidité atmosphérique. 3. après avoir versé la matière d'étanchéité dans le tube, il faut mettre en place la perle isolante, qui est par exemple en stéatite ou en matière plastique, et il arrive alors souvent que les bulles d'air ne s'échappent pas. Or le bouchage n'est parfait, de vastes études 11 ont nn- tré, que Si la perle repose sur la magnésie, ce qui n'est pas toujours réalisé à cause des tolérances sur la profondeur de nettoyage0 4. Dans de nombreux cas, les tolérances sur le disètre de l'enveloppe à l'extrémité du tube sont étroites Les éléments chauffants scellés dont les extrémités doivent etre introduites dans des trous de l'outil en fournissent un exemple. Or il arrive souvent que 11 extrémité du tube s'élargisse au nettoyage et que la tolérance maximum soit alors dépassée.En conséquence, il faut contrôler les éléments individuellement et recalibrer ceux qui ont un trop grand diamètre L'invention a, dès lors, pour but de proposer un meilleur bouchage des extrémités des éléments chauffants tubulaires en supprimant les inconvénients indiqués, grâce en particulier à la suppression de l'emploi de perles isolantes. L'élément chauffant électrique tubulaire, objet de la présente invention, se distingue des éléments connus de ce type en ce que le tube enveloppe est rétréci à ses extrémités et que le bouchon en résine entoure ces extrémités au bout et sur le coté, sans qu'il faille, pour cela, que ses dimensions extérieu res dépassent les dimensions nominales extérieures du tube enveloppe. Etant donné que le bouchon en résine qui obture chacune des extrémités de I'élément chauffant entoure la paroi extérieure de l'extrémité du tube enveloppe, la surface de joint peut rester parfaitement propre et n' est pas salie par la matière isolante, par exemple magnésie, de l'élément0 On peut facilement voir de ltextérieur, le cas échéant avec un éclairage par transparence, s'il y a des bulles ou d'autres inclusions qui pourraient altérer à la longue la résistance d'isolement. L'autre surface de joint est fournie par la tige de connexion qui peut, elle aussi, rester parfaitement propre.Les surfaces de joint peuvent être beaucoup plus grandes que dans le cas des formes de réalisation connues, de sorte que les trajets que doit parcourir l'hiriiidité pour pénétrer dans l'élément peuvent être beaucoup plus longs. La plupart des résines de coulée se contractant en durcissant, le bouchon se ressérre sur l'élément et ce serrage améliore l'étanchéité.L'extrémité de l'enveloppe étant de diamètre réduit, il ntest pas nécessaire que l'entre mité bouchée ait de plus grandes dimensions extérieures que le reste de ltenveloppe. Un autre avantage du bouchage conforme à ltinvention est qutil nty a pas à employer de perles isolantes, Le danger de formation de bulles ou de pores, inhérent à ltemploi de ces perles est ainsi supprimés Ce mode de bouchage supprime en outre le stockage couteaux de perles de différents types et différentes tailles ainsi que leur casse due à leur fragilité. Dans une forme de réalisation préférée de l'élément chauf- fant dans laquelle comme éléments de connexion, il est prévu à chaque extrémité une tige à laquelle est fixé au moins un élément de contact, l'espace annulaire situé au-dessus de la matière isolante entre cette tige et lsenveloppe est entièrement rempli de résine et lrendroit de fixation de l'élément de contact à la tige de connexion est au moins en partie entouré par la résine. Les extrémités du tube enveloppe comportent, de préférence, à partir de l'extrémité de la matière isolante, une partie conique suivie d'une partie cylindrique de diamètre tel qu'à cet endroit l'épaisseur de bouchon entre la face extérieure du tube et la face extérieure du bouchon est à peu près la même qu'entre la face intérieure du tube et la tige de connexion. De procédé de fabrication d'un tel élément chauffant tubulaire proposé par l'invention est le suivant : on commence par rétrécir les extrémités de l'élément. On enfile ensuite une douille sur l'élément0 On introduit dans cette douille une quand tité de résine synthétique telle qu'au moins la cavite/au-dessus de la matière isolante entre lsenveloppe et l'élément de connexion et l'intervalle entre la face extérieure de l'enveloppe et la paroi intérieure de la douille se remplissent complètement de résine. Une fois le bouchon formé, on enlève la douille. La matière résineuse de remplissage est, de préférence, une résine de coulée contenant des durcisseurs appropriés, mais on pourrait aussi songer à employer d'autres matières résineuses, par exemple en poudre, ou des élastomères. On utilise une douille en thermoplastique, de préférence en polyéthylène, qui puisse être séparée du bouchon en plastique durci. Il n'est pas grave que la douille casse quand on itenlève du bouchon formé : elle peut, en effet, être fabriquée en grande série à un prix qui ne compte absolument pas dans le cotit total du bouchage. Il importe seulement que la matière du bouchon ne forme pas avec celle de la douille un composé tel qu'on ait des difficultés à bien séparer la douille. Un avantage très important du procédé, objet de l'invoation, est qu'on peut mettre différents éléments-de connexion, par exemple vis à tête polygonale ou broches plates, sur la tige de connexion avant de boucher l'élément chauffant. Avec le pro- ced é antérieur, on ne pouvait, par exemple, souder une broche plate qu'une fois l'élément chauffant bouché. Âvec l'invention, on peut désormais noyer dans le bouchon par exemple les points de soudure de la broche plate. D'élément chauffant tubulaire,. objet de l'invention, et son procédé de fabrication, sont expliqués plus en détail dans la description qui va suivre à l'aide des dessins annexés, dans lesquels Fig.1 représente, en vue éclatée, une extrémité de l'été ment chauffant avant son bouchage et la douille utilisée pour ce bouchage; Fig.2 représente l'extrémité de l'élément chauffant avec la douille enfilée et la résine coulée; Bit.3 représente l'extrémité de l'élément chauffant une fois le bouchage terminé; Bit.4 représente une forme de réalisation modifiée de la réalisation de la fig.3;; Figes et 6 représentent, comme les fig.1 et 2, le bouchage d'un élément chauffant, un élément de contact à vis à tête hexagonale étant cette fois placé sur la tige de connexion; et Fiv.7 est une vue de dessus de la forme de réalisation des fige5 et 6. Un élément chauffant tubulaire conforme à l'invention est constitué de la manière habituelle, d'un tube d'enveloppe 1 contenant une résistance en hélice dite spirale chauffante, 20 Cette spirale chauffante 2 est fixée à une tige axiale de connexion 3 qui dépasse de l'extrémité de l'enveloppe 1. Le tube enveloppe I est rempli d'une matière isolante, 4, en général de la magnésie, convenablement comprimée. Cette matière isolante comprimée se termine en 5 à une certaine distance de 1' extré- mité 6 du tube enveloppe 1, de sorte qu'on ménage une cavité 7 à l'extrémité de 1 'élément chauffant. Â la différence des formes de réalisation connues, le tube enveloppe 1 est rétréci à ses extrémités; ainsi, dans le cas de la forme de réalisation représentée sur les fig.1 à 4, il comporte à partir de l'extrémité 5 de la matière isolante une partie conique 8 suivie d'une partie cylindrique 9. Selon l'invention, on utilise alors pour boucher les extrémités, une douille 10, de préférence en matière plastique, en particulier en polyéthylène0 Cette douille 10 peut être moulée en grande série par injection. Ses dimensions intérieures correspondent aux dimensions nominales extérieures du tube enveloppe 1, de sorte qu'on peut l'enfiler sur lui. Si-l'élément chauffant est plat, ou de section triangulaire, ou autre, on donne à l'intérieur de la douille la même section. La douille 10 comporte à l'intérieur un chapeau Il qui, lorsque la douille est enfilée, entoure l'extrémité de la tige de connexion 3 et empêche la résine coulée de la; salir. fl est en outre prévu un trou de remplissage 12 et un conduit d' éva- cuation d'air 13o Une fois la douille 10 enfilée sur l'élément chauffant comme le montre la figo2, la résine est versée dans la partie supérieure de cette douille, s'écoule par le trou 12 et forme en durcissant un bouchon 14 qui recouvre la matière isolante 4 et entoure la partie conique 8 et la partie cylindrique 9 du tube enveloppe. les résines coulées se contractent généralement en durcissant, leur retrait produit un serrage de ces parties. L'extérieur du tube enveloppe pouvant rester parfaitement propre, on a, avec ce serrage, une excellente étanchéité à l'humidité atmosphérique. Es outre, le bouchon 14 entoure la tige 3 sur une certaine longueur. Il est préférable que ce bouchon 14 dépasse d'une certaine longueur l'extrémité 6 du tube 1. La tige 3 pouvant, à cet endroit, n'être pas salie par lamagnésie utilisée comme matière isolante, on a, avec le retrait précité, une excellente étanchéité.Le trajet d'étanchéité, le long des surfaces de joint résine-tube et résine-tige, qui 'oppose a la pénétration d'humidité atmosphérique, est extrement long, en comparaison des s > *imes d'étanchéité traditionnels, et c'est à cela, entre autres, qusest due la qualité étonnante du bouchage des extrémités selon l'invention. Comme l'air, pendant que la résine est versée, peut s'échapper par le conduit 13 et n'a pas à remonter à travers la résine, les inclusions d'air sont minimes. La résine peut natn- rellement aussi être injectée par le trou 12, par exemple au moyen d'une seringue. de réalisation On voit, d'après la forme/représentée sur la fig.4, qutil est indiqué d'inclure dans le bouchon 14 la jonction d'un élément de contact électrique avec la tige 3. Dans le cas de cette forme de réalisation, une broche plate 15 est soudée par points en 16 à la tige 13. Le soudage peut être effectué avant le bouchage des extrémités de élément chauffant. On n'a pas de telles possibilités en cas, par exemple, de bouchage des extrémités avec des perles isolantes ou des moyens analogues. Les avantages de cette forme de réalisation résident en ce que les points de soudure ne travaillent pas à ltenfichage et que la tige 3 peut être en acier non allié, sans protection contre la corrosion. La forme de réalisation représentée sur les fig. 5 à 7 utilise une douille 17 constituée seulement d'un morceau de tube souple. Avant le recuit, un raccord fileté 18 a été enfilé sur la tige 3 et pressé avec elle, puis, pendant le recuit, il a été soude sous gaz protecteur avec un morceau de brasure. Le raccord fileté 18 porte par exemple une vis à tête hexagonale 19. Ltextrémité du tube enveloppe 1 comporte seulement un rétrécissement conique 20. Une fois la douille 17 enfilée sur le tube 1, une résine durcissable est versée dans la cavité au moyen d'une aiguille 21 par un des intervalles en croissant 22 existant entre la vis 19 et la douille 17, de sorte qu'on obtient un bouchon en résine 14 qui atteint le dessous de la vis 19. Le diamètre intérieur de la douille 10 ou 17 correspondant au diamètre extérieur du tube enveloppe 1, le bouchon 14 a le même diamètre que le tube enveloppe, grâce à quoi liégé ment chauffant peut passer dans des trous d'éléments de connexion, d'étanchéité ou autres. Dans les cas où ce n'est pas nécessaire, le bouchon 14 peut naturellement avoir un diamètre supérieur à celui du tube enveloppe 1. Il est évident qu'on peut facilement, vérifier que le bouchon 14 ne contient pas de bulles d'air ou d'autres défauts. Les défauts peuvent donc être décelés immédiatement. REVENDICATIONS lo Elément chauffant électrique tubulaire constitué d'un tube enveloppe contenant au moins une spirale chauffante reliée à des éléments de connexion dépassant des extrémités du tube enveloppe et contenant entre la spirale chauffante et le tube enveloppe une matière isolante comprimée se terminant à une certaine distance des extrémités du tube enveloppe, les cavités ainsi laissées étant bouchées par un bouchon en résine coulée durcie, caractérisé en ce que le tube enveloppe est rétréci à ses extrémités et que le bouchon en résine entoure ces extrémités au bout et sur le c8té, sans qu'il faille pour cela que ses dimensions extérieures dépassent les dimensions nominales extérieures du tube enveloppe. 2.- Elément chauffant tubulaire selon la revendication 1, comportant à chaque extrémité, comme éléments de connexion, une tige à laquelle est fixé au moins un élément de contact, caractérisé en ce que l'espace annulaire situé au-dessus de la ma- tière isolante entre la tige de connexion et le tube enveloppe est entièrement rempli de résine et que l'endroit de fixation de l'élément de contact à la tige de connexien est au moins en partie entouré par la résine. 3.- Elément chauffant tubulaire selon une des restedica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le tube enveloppe ptEsett à ses extrémités un rétrécissement conique. 4.-Elément chauffant tubulaire selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les extrémités du tube enve- loppe comportent, à partir de l' extrémité de la matière isolsa- te, une partie conique suivie d'une partie cylindrique de diamètre tel qutà cet endroit, ltépsisseur de bouchon entre la face extérieure du tube et la face extérieure du bouchon est à peu près la même qu'entre la face intérieure du tube et l'élément de connexion0 5.- Procédé de fabrication d'un élément chauffant tubulaire conforme aux revendications I à 4, caractérisé en ce qu'on rétrécit les extrémités du tube enveloppe non replies de mati- re isolante ou débarrassées de celle quelles contenaient, on enfile une douille sur l'élément chauffant, on verse dans cette douille une quantité de résine synthétique telle qu'au moins la cavité située au-dessus de la matière isolante entre le tube enveloppe et l'élément de connexion et ltintervalle entre la face extérieure du tube enveloppe et la paroi intérieure de la douille se remplissent complètement de résine, et, une fois le bouchon de résine formé, on enlève la douille. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matière résineuse versée est une résine de coulée contenant des durcisseurs appropriés. 7.- Procédé selon une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'on utilise une douille en thermoplastique, de préférence en polyéthylène, qui puisse être séparée du bouchon en plastique durci. 8.- Procédé selon une des revendications 5 à 7, caractérise en ce qu'on met sur ltélément de connexion, de préférence une tige, une vis à tête polygonale et on remplit de résine l'espace compris entre la surface de la matière isolante, le dessous de la vis et la douille enfilée, 9.- Procédé selon une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'on utilise une douille comportant un cylindre intérieur ajusté à l'élément de connexion, de préférence tige, de façon que la partie de cet élément qui dépasse du bouchon reste exempte de résine. 10-.- Procédé selon une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'on utilise une douille comportant un conduit d'évacuation d'air. 11.- Procédé selon une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'on soude une broche plate sur la tige de connexion et, après avoir enfilé la douille, remplit de résine toute la cavité, y compris la soudure. 12.- Procédé selon une des revendications 5-à 11, caractérisé en ce quton fixe à la tige de connexion l'extrémité dénudée d'un conducteur et, après avoir enfilé la douille, on remplit de résine toute la cavité, y compris la jonction. 1 Procédé selon une des revendications 5 à 12, caractérisé en ce quton soude les éléments de contact à la tige de connexion par brasage, le soudage s'effectuant pendant le recuit nécessaire du tube enveloppe.