Brevet FR2361036A1 — publié le 19780303

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux thermoplongeurs. Ces dispositifs, qui sont utilisés de façon courante pour le chauffage des fluides, notamment de liquides, contenus dans des enceintes, comprennent d'une façon en soi connue une ou plusieurs résistances chauffantes blindées, supportées à partir d'une tete ou d'un ensemble analogue et alimentées en énergie électrique. Un des problèmes qui se posent lors de l'emploi de ces thermoplongeurs dans l'industrie chimique, notamment dans l'industrie pétrochimique, est la limitation de la température des thermoplongeurs dans l'enceinte considérée, ceci pour des raisons de sécurité, afin d'éviter d'atteindre des températures susceptibles de provoquer une auto-inflammation des gaz ou vapeurs des produits contenus dans l'enceinte et le cas échéant une déflagration. On a détd proposé, pour résoudre ce problème, de réaliser un système comportant, en combinaison avec le thermoplongeur, une enceinte de limitation de température contenant un liquide, par exemple de l'eau, et associée à un circuit extérieur pour la circulation et le refroidissement de ce liquide. Toutefois, il s'agit dans ce cas d'un ensemble rela gisement complexe et encombrant, qui ne peut pas autre utilisé pour certaines installations. Un but de l'invention est de créer un thermoplongeur de sécurité capable d'éviter les accidents, par exemple par déflagration, pouvant résulter d'une température trop élevée atteinte par le thermoplongeur ou par le milieu dans lequel il se trouve. Un autre but de l'invention est de créer un thermoplongeur dont la température limite de travail puisse être adaptée facilement et de façon fiable 9 l'application envisagée. Un autre but encore de l'invention est de créer un thermoplongeur de type statique, c'est-à-dire ne comportant aucun organe ou dispositif associé à un déplacement de fluide, par exemple pour assurer un refroidissement. Un autre but de l'invention est de créer un thermoplongeur dans lequel il se produise, lorsqu'une température limite prédéterminée est atteinte, une interruption irréversible de l'alimentation en courant électrique des résistances chauffantes, afin d'éviter avec certitude toute possibilité d'accident. t1 invention est matérialisée dans un thermoplongeur du type comportant une ou plusieurs résistances chauffantes et une tête de montage ou de support contenant les branchements d'alimentation de ces résistances chauffantes et pouvant être reliée à une source d'alimentation en courant électrique, caractérisé en ce que la ou les résistances chauffantes sont logées à l'intérieur d'une enveloppe conductrice de la chaleur dans laquelle est placé également un dispositif de limitation de température soumis à l'effet de la chaleur dégagée par les résistances chauffantes, monté directement ou indirectement dans le circuit d'alimentation en courant de ces résistances chauffantes, et réglé de façon à provoquer une déconnexion quand une température limite prédéterminée est atteinte. Suivant un mode de réalisation préférentiel, les résistances et le dispositif limiteur de température sont noyés dans une masse de matière conductrice de la chaleur placée l'intérieur de l'enveloppe. Ainsi, le dispositif limiteur de température est soumis, soit par rayonnement, soit de préférence par conduction thermique, c'est-à-dire d'une manibre fiable et parfaitement prédéterminable, à l'effet de la chaleur dégagée par les résistances chauffantes logées dans l'enveloppe du thermoplongeur, de sorte qu'il suffit de choisir un dispositif provoquant une déconnexion à une température déterminée pour éviter tout dépassement de cette température par le thermoplongeur. Afin d'assurer un transfert efficace de la chaleur dégagée par les résistances au milieu, tel qu'un fluide, dans lequel baigne le thermoplongeur, en vue de son chauffage, 1' enveloppe de ce thermoplongeur est avantageusement une enveloppe métallique, mais il va de soi que d'autres matériaux pourraient également être utilisés. La masse de matériau conducteur de la chaleur remplissant l'enveloppe du thermoplongeur est constituée par un matériau stable aux températures considérées et inerte, et elle peut être formée judicieusement par du graphite naturel en poudre, ou bien par une poudre métallique, notamment une poudre d'aluminium ou de cuivre, ou bien par un matériau équivalent assurant une conduction de chaleur efficace. Le dispositif de limitation de température prévu suivant l'invention peut être du type réversible, mais il est de préférence de type irréversible, ctest-à-dire qu'il assure, lorsque la température pré-régléeest atteinte, une coupure définitive du circuit d'alimentation des résistances. Ce dispositif peut être d > un type quelconque en soi-connu, par exemple d'un type fusible comprenant une masse cireuse ou autre à l'état solide, devenant fluide à une température définie et permettant alors l'écartement de contacts noyés dans cette masse, ou bien du type bilame, ou encore d'un autre type équivalent. Le montage de ce dispositif limiteur dans le circuit d'alimentation des résistances est à la portée de tout technicien, l'effet de coupure obtenu pouvant, par exemple suiyant les puissances d'alimentation, être direct ou indirect, comme indiqué. Suivant une autre particularité de l'invention, len- veloppe renfermant les résistances chauffantes, le dispositif limiteur et le cas échéant la masse de matière conductrice de la chaleur dans laquelle ces éléments sont noyés est reliée de façon étanche à un coffret de branchement formant la tête du thermoplongeur, qui peut être de tout type désiré. Ce coffret est conjugué judicieusement à des moyens de fixation du thermoplongeur sur l'enceinte contenant le fluide à chauffer. On conçoit que la combinaison des résistances chauffantes et du dispositif limiteur de température à l'intérieur de l'enveloppe, notamment au sein d'une masse conductrice de la chaleur dans laquelle ces éléments sont noyés, permet la réalisation d'un thermoplongeur qui, en vue d'applications par exemple dans l'industrie chimique ou pétrochimique, dans lesquelles des températures déterminées ne doivent pas être dépassées compte tenu des dangers qui peuvent en résulter par suite de l'auto-inflammation de certains produits au-delà desdites températures, fournit la sécurité désirable, en empêchant de façon fiable le dépassement des températures devant entre respectées. Par la conjugaison des éléments précités avec un coffret de branchement antidéflagrant, on réalise en outre un thermoplongeur pouvant être utilisé dans les enceintes ou zones dangereuses telles que celles énoncées précédemment. I1 existe dans le commerce divers types de dispositifs susceptibles de provoquer une déconnexion à diverses températures, notamment des dispositifs limiteurs du type fusible indiqué ci-avant, qui du fait des natures différentes de la matière fusible assurent la déconnexion voulue aux températures requises. Il est donc aisé de réaliser des thermoplongeurs adaptés chaque fois à la température ne devant pas être dépassée pour des raisons de sécurité. La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, donné à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La Fig. I est une vue en coupe longitudinale d'un thermoplongeur suivant 1' invention. La Fig. 2 est une vue en coupe transversale par la ligne II-II en Fig. 1. Les Fig. 3 et 4 sont des schémas électriques montrant des possibilités de montage du dispositif limiteur dans le circuit d'alimentation des résistances chauffantes du thermoplongeur. Le thermoplongeur objet de l'invention, tel que représenté sur les Fig. 1 et 2, comprend une enveloppe métallique allongée I qui est rendue solidaire, par exemple, par soudage d'une bride de fixation 2 destinée de façon connue au montage du thermoplongeur sur la paroi d'une enceinte renfermant le fluide à chauffer ou sur un support équivalent.Des résistances 3, qui sont ici d'un type bien connu, sont placées comme montré à l'intérieur de l'enveloppe métallique allongée, en demeurant écartées de cette enveloppe, les branches de ces résistances en forme d'U traversant un bouchon terminal de support 4 et se terminant par des cosses ou bornes de raccordement 5 à l'intérieur d'un coffret de branchement 6, qui est également rendu solidaire par exemple par soudage de la bride de fixation 20 Un dispositif limiteur de température 7, de forme allongée, s'étend comme montré à l'intérieur de l'enveloppe métallique 1, selon l'axe de cette dernière et entre les résistances en forme d'U 3. Ce dispositif limiteur est par exemple d'un type fusible du commerce, étalonné à une température donnée, qui ne doit pas être dépassée par le thermoplongeur.Ce dispositif limiteur de température pénètre également dans le coffret de branchement 6, et il présente une tette de raccordement 8 dont les bornes sont connectées d'une part à l'alimentation et d'autre part aux résistances respectivement par des conducteurs 9 et 10, afin d'intercaler ce dispositif limiteur de température 7 dans le circuit d'alimentation des résistances chauffantes 3. Qn a montré en Il sur la Fig. 1 les conducteurs dralimentation du thermoplongeur, qui pénètrent dans le coffret de branchement 6 à travers un raccord presse-étoupe 12. Une masse pulvérulente, bonne conductrice de la chaleur, indiquée en 13 sur les Fig. 1 et 2, remplit l'enveloppe métallique 1 du thermoplongeur. Cette masse peut être formée par exemple par de la poudre de graphite, ou bien par une poudre métallique. La poudre de remplissage peut être introduite dans l'enveloppe métallique 1 du thermoplongeur à travers un trou de cette enveloppe, qui est ensuite obturé au moyen d'un bouchon vissé ou soudé 14. Le mode de fonctionnement du thermoplongeur à limitation de température suivant l'invention se comprend aisément a la lecture de la description qui précède. Dans le cas du mode de réalisation représenté sur les Fig. 1 et 2, le dispositif limiteur de température 7 est monté directement en série dans l'alimentation des résistances chauffantes 3, comme représenté schématiquement sur la Fig. 3. Lorsque le thermoplongeur est en service pour chauffer un fluide contenu dans une enceinte, sa température s'élève sous l'effet des résistances chauffantes. La chaleur dégagée par les résistances chauffantes est alors transmise vers l'extérieur à travers la masse remplissant l'enveloppe et cette enveloppe elle-meme, et le limiteur de température est lui mdme soumis à l'effet d'échauffement par conduction à travers cette masse de remplissage.Si l'élévation de température tend à dépasser la valeur de sécurité qui a été choisie par exemple en fonction des caractéristiques d'auto-inflammation du fluide chauffé, le dispositif limiteur de température 7 itervient, en provoquant l'ouverture du circuit dans lequel il est placé, par exemple par suite de la fusion de la matière cireuse qu'il contient, qui permet l'écartement des contacts prévus dans ce dispositif. Ainsi, comme visible sur la Fig. 3, le circuit d'alimentation des résistances chauffantes est ouvert et le thermoplongeur cesse de fonctionner, ce qui evite tout accident. Dans le cas considéré, cette coupure s'effectue de façon irréversible On a montré schématiquement,sur la Fig. 4 un montage qui peut être utilisé notamment lorsque la puissance des résistances chauffantes est relativement élevée et que le dispositif limiteur de température ne pourrait transmettre la puissance requise. Dans ce cas, le dispositif limiteur 7 est placé dans un circuit de commande indiqué en 15, qui comprend une bobine de relais 16 maintenant normalement un contacteur 17 en position de fermeture, ce contacteur étant placé dans le circuit d'alimentation des résistances chauffantes 3. On comprend que, lors de l'ouverture du dispositif limiteur 7, quand la température limite de sécurité est atteinte, le circuit de commande est ouvert,et la bobine 16 cesse autre alimentée. Le contacteur 17 va alors s'ouvrir et interrompre l'alimentation des résistances chauffantes 3. Des modifications peuvent entre apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Thermoplongeur du type comportant une ou plusieurs résistances chauffantes et une tête de montage ou de support contenant les branchements d'alimentation de ces résistances chauffantes et pouvant entre reliée à une source d'alimentation en courant électrique, caractérisé en ce que la ou les résistances chauffantes sont logées à l'intérieur d'une enveloppe conductrice de la chaleur dans laquelle est placé également un dispositif de limitation de température soumis à l'effet de la chaleur dégagée par les résistances chauffantes, monté directement ou indirectement dans le circuit d'alimentation en courant de ces résistances chauffantes, et réglé de façon à provoquer une déconnexion quand une température limite prédé terminée est atteinte. 2.- Thermoplongeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les résistances et le dispositif limiteur de température sont noyés dans une masse conductrice de la chialeur placée à l'intérieur de l'enveloppe. 3.- Thermoplongeur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif limiteur de température est du type assurant une déconnexion irréversible. 4.- Thermoplongeur suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le dispositif limiteur de température est du type fusible en soi connu, renfermant une matière solide, notamment une matière cireuse, fondant à une température prédéterminée en permettant alors la séparation de contacts électriques. 5.- Thermoplongeur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif limiteur de température est du type bilame ou de type équivalent. 6.- Thermoplongeur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la masse remplissant l'enveloppe est une masse pulvérulente ou granuleuse formée par du graphite en poudre, une poudre métallique, notamment de la poudre d'aluminium ou de cuivre, ou une matière équivalente. 7.- Thermoplongeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que I'enveloppe-est une enveloppe métallique. 8.- Thermoplongeur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif limiteur de température s'étend selon l'axe-de l'enveloppe, entre les résistances chauffantes ou des parties de résistances chauffantes. 9.- Thermoplongeur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ltenveloppe est reliée à un coffret de branchement approprié, pour réaliser un thermoplongeur antidéflagrant.