Brevet FR2551299A1 — publié le 19850301

La présente invention est relative à une canne chauffante perfectionnée, telle qu'on les utilise notamment pour simuler des aiguilles combustibles d'un réacteur nucléaire ou d'une façon générale un corps de forme allongée, en forme d'aiguille, et dégageant des calories. On connaît déjà des aiguilles chauffantes généralement constituées au moyen d'un ou plusieurs fils électriques isolés entre eux par de la magnésie de l'a10 lumine ou du nitrure de bore et entourées d'une gaine extérieure On a également réalisé des aiguilles ou cannes chauffantes comportant une pluralité de fils électriques parallèles solidarisés par deux pièces d'extrémités métalliques et entourées par une gaine tubulaire égale15 ment métallique qui maintient le matériau isolant électrique sous forme de poudre compactée autour des fils électriques résistants et chauffants à proprement parler De telles aiguilles chauffantes ont fait l'objet notamment du brevet français n 1 543 327 déposé le 20 25 août 1967 pour "Aiguille chauffante" au nom du COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQU Eo Une telle aiguille connue est représentée sur la fig 1 et se compose d'un ensemble de fils électriques résistants tels que 2 réalisés en un alliage 25 de tungstène et de rhénium et préalablement façonnés et coupés à la longueur désirée Ces fils, au nombre de neuf dans l'exemple de réalisation considéré, sont disposés parallèlement les uns aux autres et à cet effet engages dans des gorges 3 prévues à l'extrémité 30 d'une pièce cylindrique 4 en molybdène terminée par un embout fileté 5 permettant de raccorder l'aiguille à un des pôles d'une source de tension électrique appropriée Les extrémités des fils 2 une fois engagées dans leurs gorges 3 sont serties à la presse sur la pièce 4 35 et introduites à l'intérieur d'une gaine tubulaire 2 2551299 extérieure 6 en tantale On introduit à l'intérieur de la gaine et autour des fils électriques 2 qu'elle contient, un matériau isolant électrique approprié 9 et plus particulièrement du nitrure de bore en poudre ou en préformes que l'on compacte soit au fur et à mesure de son introduction, soit en fin de fabrication. En fonctionnement, l'aiguille chauffante ainsi réalisée est connectée par son embout fileté 5 à une source de courant (non représentée), la sortie du courant 10 s'effectuant par l'autre extrémité de la gaine ou par un conducteur séparé Une telle aiguille, utilisée pour simuler le fonctionnement d'une aiguille combustible dans un réacteur à refroidissement par sodium liquide, plonge dans le bain liquide par lequel peut éventuellement 15 s'effectuer le retour du courant. Toutefois, des cannes chauffantes construites selon le modèle précédent présentent l'inconvénient de permettre, du fait de leur gaine métallique externe 6, des pertes électriques à la terre qui, lorsqu'on les 20 emploie dans des circuits de distribution électriques classiques, nuisent à la protection des réseaux et du personnel. La présente invention a précisément pour objet une canne chauffante sans perte à la terre qui permet, 25 à l'aide de moyens très simples, de réaliser la protection électrique de l'élément chauffant interne vis-à-vis de l'extérieur. Cette canne chauffante sans perte à la terre du genre de celles qui comportent de façon connue, dans 30 une enveloppe métallique un milieu isolant dans lequel sont noyés des éléments électriquement résistants parcourus par un courant électrique, se caractérise en ce qu'elle comporte un écran métallique intermédiaire à potentiel constant ou nul entre les éléments résistants 35 et l'enveloppe métallique. 3 2551299 La présence d'un écran métallique intermédiaire, à potentiel constant ou nul, entre les éléments résistants chauffants et l'enveloppe métallique, permet d'obtenir une séparation électrique complète entre les conducteurs chauffants parcourus par le courant électrique et la gaine externe métallique en relation avec l'extérieur. A condition toutefois de réaliser le branchement de l'écran métallique intermédiaire de façon bien précise, on parvient ainsi à annuler complètement le courant de fuite à la terre. Dans un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, les éléments résistants de la canne chauffante étant alimentés par un réseau électrique 15 triphasé, l'écran métallique intermédiaire est relié au conducteur neutre du réseau triphasé. Dans un deuxième mode de mise en oeuvre de la canne chauffante, objet de l'invention, l'écran métallique intermédiaire est relié en un point précis 20 du réseau électrique d'alimentation, indépendant de la terre, et o peuvent être collectés les courants de perte. Selon l'invention, l'écran métallique intermédiaire peut être de toute nature quelconque connue, 25 notamment tube métallique continu ou tube en forme de treillis, dès lors qu'il se situe à l'intérieur de l'isolant entre le fil chauffant et la gaine extérieure conductrice Du fait que cet écran métallique est porté à un potentiel constant (neutre au point précis d'un 30 réseau indépendant de la terre) la gaine extérieure ne peut voir aucune fuite de courant électrique Elle peut donc de ce fait être raccordée à toute structure métallique telle qu'une cuve ou tout autre environnement conducteur, sans qu'il y ait pour autant création de courants de circulation qui peuvent perturber les réseaux, provoquer des fuites électriques et des points de corrosion ou des risques pour le personnel. Les cannes chauffantes selon l'invention trouvent un grand nombre d'application, notamment dans l'énergie 5 nucléaire, o l'on peut les utiliser dans les pressuriseurs de réacteur du type à eau pressurisée ainsi que dans la marine, sur du matériel embarqué à bord des bateaux On peut également utiliser l'invention dans l'industrie chimique ou pétrolière o sont exigés des 10 matériels anti-déflagrant De manière générale, l'invention est utilisable dans toutes applications o les pertes électriques à la terre sont indésirables de même que toutes perturbations d'origine électrique, électromagnétique ou électrostatique. De toute façon, l'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit d'un exemple de canne chauffante sans perte à la terre, description qui sera faite à titre surtout illustratif et non limitatif en se référant aux figures 2 et 3 ci-jointes, 20 sur lesquelles: la fig 2 est une coupe schématique à travers une canne chauffante, objet de l'invention; la fig 3 représente le montage, dans un branchement sur un réseau triphasé, d'un simulateur thermique 25 utilisant trois cannes chauffantes conformes à l'invention. Sur la figure 2, on voit l'extrémité d'une canne chauffante 10 comportant une enveloppe externe 11 constituée d'un blindage métallique conducteur et l'élément 30 chauffant 12 parcouru par un courant électrique assurant un dégagement de calories par effet Joule Cet élément chauffant 12 baigne dans un milieu isolant électrique 13 et conformément à l'invention, un écran métallique intermédiaire 14 sépare électriquement parlant l'intérieur 35 de la canne en deux zones indépendantes L'espace compris entre l'écran 14 et l'enveloppe ou blindage externe 11 est également rempli d'un isolant électrique 15 Du fait de l'effet électrique de l'écran 14, la gaine externe ou blindage 11 ne voit aucune fuite électrique en prove5 nance de l'élément chauffant 12, dès lors que l'écran 14 est porté à un potentiel constant ou nul. Sur la fig 3, on a représenté schématiquement le branchement possible d'un simulateur thermique comportant trois cannes isolantes 10 a, lo O b et O 10 c, munies 10 chacune de leur écran électrique 14 a, 14 b et 14 c, ainsi que de leurs éléments chauffants 12 a, 12 b et 12 c. L'alimentation électrique des trois cannes 1 Oa, lo O b et 1 Oc, de leurs éléments chauffants 12 a, 12 b et 12 c est réalisée à l'aide d'un réseau triphasé monté 15 en étoile, chacun des éléments chauffants 12 étant alimenté entre deux des phases consécutives D 1, D 2, U 3 du système triphasé 16. Conformément à l'invention, les écrans 14 a, 14 b et 14 c sont reliés au point neutre N du réseau triphasé 20 16, ce qui assure ainsi l'effet électrique de protection recherché Enfin, les blindages ou armatures externes 11 a, 11 b et 11 c des trois cannes électriques représentées sur la fig 3, sont simplement mises à la terre, ce qui évite tout problème de différence de potentiel avec 25 l'environnement (cuves notamment) dans lequel sont employées les cannes chauffantes. REVENDICATIONS 1 Canne chauffante sans perte à la terre, du genre de celles qui comportent de façon connue, dans une enveloppe métallique ( 11), un milieu isolant ( 13, 15) dans lequel sont noyés des éléments électriquement résis5 tants ( 12) parcourus par un courant électrique, caractérisée en ce qu'elle comporte un écran métallique intermédiaire ( 14) à potentiel constant ou nul entre les éléments résistants et l'enveloppe métallique. 2 Canne chauffante selon la revendication 1, 10 caractérisée en ce que les éléments résistants étant alimentés par un réseau électrique triphasé, l'écran métallique intermédiaire est relié au conducteur neutre (N) du réseau triphasé. 3 Canne chauffante selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce que l'écran métallique intermédiaire est relié en un point précis du réseau électrique d'alimentation, indépendant de la terre, et oa peuvent être collectés les courants de perte.