Brevet FR2579854A1 — publié le 19861003

La présente invention est relative à une résistance électrique chauffante, de type élément blindé. A l'heure actuelle, les résistances blindées électriques chauffantes sont encore réalisées selon une conception générale datant du début du siècle. Cette conception consiste à protéger une résistance filiforme, enroulée en hélice à diamètre constant dans un tube métallique rempli d'un matériau pulvérulent isolant (généralement de la magnésie), l'ensemble résistance, tube et matériau mulvérulent étant ensuite soumis à une réduction volumétrique, ayant pour but de le densifier, la résistance étant pourvue d'une tige d'alimentation en courant électrique à chacune de ses extrémités. Les cartouches blindées (c'est-à-dire des résistances blindées dans lesquelles les deux sorties électriques sont situées à une même extrémité du tube) actuellement réalisées sont - soit des éléments peu coûteux, mais peu performants, comportant au moins une résistance filiforme bobinée et enfilée dans des barillets, avant d'être glis sée dans un tube métallique, l'ensemble ne subissant pas de rétreint - soit des éléments permettant des charges (watts/cm2) et des températures élevées, mais nécessitant, outre un rétreint commun aux résistances blindées classiques, des pièces souvent délicates et coûteuses, ainsi que des temps de main-d'oeuvre importants. La présente invention se propose d'apporter une résistance chauffante blindée facile à fabriquer, à partir d'éléments classiques, et permettant, à l'aide de moyens simples, d'obtenir plusieurs allures de chauffe. Cette invention a donc pour objet une résistance chauffante de type blindé, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux fils résistifs bobinés sur des diamètres différents, et coaxialement, ce système autorisant deux ou trois allures de chauffage. Selon une autre caractéristique de cette invention, cette résistance peut être sectionnée, en son centre, afin de réaliser deux éléments de type cartouche, à une seule allure de chauffe, les deux fils résistifs étant reliés entre eux au niveau de la coupure, et l'extrémité du tube étant refermée, par soudure ou brasure d'une pastille, ou par tout autre système d'étanchage, la ou les extrémités assurant l'alimentation électrique comprenant une tige centrale raccordée au fil bobiné sur le plus petit diamètre, et un tube concentrique, électriquement isolé de cette tige et du tube extérieur de protection, raccordé au fil bobiné sur le plus grand diamètre. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexas, qui en illustrent divers exemples de réalisation, dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la Figure 1 est une vue en coupe axiale longitudinale d'une résistance blindée selon l'invention, à deux allures de chauffe ; - la Figure 2 est une vue partielle représentant, en coupe longitudinale, une tige d'alimentation à plusieurs conducteurs coaxiaux ; - la Figure 3 est une vue en coupe axiale longitudinale d'une résistance chauffante selon le principe de la Figure 1, mais dans laquelle la tige centrale et le tube d'alimentation de la résistance extérieure ont été réunis en une seule tige à différentes embases, afin d'alimenter en parallèle les deux fils chauffants, ce montage particulier n'autorisant qu'une seule allure de chauffe ;; - la Figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une demi-résistance selon la Figure 1, sectionnée en son milieu, les deux fils chauffants ayant été reliés entre eux, et l'extrémité du tube étant obturée, afin de réaliser une résistance de type cartouche - la Figure 5 est une coupe selon 5-5 de la Figure 4 ; et, - la Figure 6 illustre une variante de l'invention. Dans la description qui suit, pour des raisons de clarté, on se réfère à des résistances blindées ne comportant que deux résistances coaxiales. I1 va de soi que ce nombre n'est pas limitatif. On se réfère en premier lieu à la Figure 1, qui illustre un premier mode de réalisation de l'invention, constituant une résistance électrique blindée à plusieurs allures de chauffe. On voit que cette résistance blindée comprend un tube métallique ou blindage 14, de section appropriée, dans lequel sont disposées deux résistances chauffantes, filiformes, coaxiales, 26 et 28 (ce nombre n'étant pas limitatif). Dans cet exemple de réalisation, ces résistances chauffantes 26 et 28 sont enroulées en hélice à diamètre constant. Elles sont alimentées en énergie électrique, de façon séparée, à l'aide de tiges d'alimentation multi-conducteurs, désignées dans leur ensemble par les références 22 et 22', respectivement.Chaque tige d'alimentation (Figure 3) comprend un conducteur électrique axial 23 qui comporte une zone d'embase 24 sur laquelle vient se fixer la résistance coaxiale de diamètre inférieur (résistance 26, sur la Figure 1), et un conducteur électrique périphérique 25, coaxial au conducteur 24, qui présente une zone d'embase 27 sur laquelle vient se fixer la résistance coaxiale de diamètre supérieur (résistance 28, Figure 1). Un isolateur 12 est prévu à l'extrémité de la tige d'alimentation, et celle-ci est remplie d'un matériau isolant pulvérulent 21. De même, le tube 14 de la résistance blindée à plusieurs allures de chauffe, représentée sur la Figure 1, est rempli d'un matériau isolant pulvérulent 20, par exemple de la magnésie, qui subit, comme l'ensemble des tiges d'alimentation 22, 22', des ré sistances 26, 28, et du blindage 14, une réduction volumétrique par compression. Des isolateurs 15, 15' sont prévus aux extrémités du tube 14, afin d'assurer l'étanchéité et l'isolation électrique entre le tube 14 et la tige multiconducteurs 22, 22' correspondante. La résistance blindée représentée sur la Figure 1 permet d'obtenir trois allures de chauffe, qui correspondent respectivement aux mises sous tension successives de la résistance 26 seule, de la résistance 28 seule, et des deux résistances 26 et 28 simultanément. La Figure 3 illustre un cas particulier d'une application de l'invention, dans lequel les deux résistances filiformes, coaxiales, 16 et 18, sont continuellement alimentées en paralèle à l'aide de tiges d'alimentation 10 et 10', constituées chacune d'un seul conducteur à plusieurs épaulements 11, 11' et 13, 13', servant d'embases pour la fixation des résistances filiformes enroulées en hélice 16, 18. Les deux exemples de réalisation de l'invention qui viennent d'être décrits comportent une sortie d'alimentation à chaque extrémité de la résistance blindée. Cette invention permet de réaliser, à l'aide des mêmes éléments, des résistances de type cartouche comportant les deux sorties d'alimentation du même côté. Cette variante est représentée sur les Figures 4 et 5. Comme on le comprend en examinant la Figure 4, ce troisième exemple de réalisation de l'invention s'obtint par paires, en sectionnant une résistance telle que représentée sur la Figure 1, dans sa partie chauffante, selon un plan transversal et en un point donné, pouvant être ou non situé au milieu de la longueur de la zone concernée, ce point pouvant etre déterminé par le calcul en fonction des caractéristiques désirées des résistances chauffantes : paire de cartouches chauffantes de puissances égales ou non, diverses longueurs en stock, pour coupe à la demande, etc. Après le sectionnement, tel que décrit ci-dessus, on effectue un pontage des extrémités des résistances coaxiales, pour réaliser la continuité électrique. Sur les Figures 4 et 5, on voit que les deux résistances chauffantes coaxiales 16' et 18' sont alimentées par un tube multi-conducteurs coaxial 28, 30, comportant des embases 28', 30', sur lesquelles sont fixées les extrémités des résistances 16', 18', les autres extrémités de ces résistances étant pontées (c'est-à-dire raccordées) à l'aide d'une pièce de liaison électriquement conductrice 19. Les sorties 29, 30 de la résistance sont situées d'un meme côté de la cartouche blindée, et, de l'autre côté, on prévoit un fond rapporté 32 et un isolant 31. Les éléments qui constituent la cartouche blindée ainsi réalisée (tubes, fils isolateurs) sont des composants couramment utilisés pour la fabrication des résistances blindées classiques, et ils permettent donc des réalisations rapides et peu coûteuses. La variante de l'invention représentée sur la Figure 6 se différencie essentiellement de l'exemple de réalisation décrit ci-dessus en référence aux Figures 4 et 5 par les points suivants - elle s'obtient de manière unitaire - elle ne nécessite aucune réduction de volume par compression d'un isolant pulvérulent - elle nécessite un élément d'accrochage ayant une quadruple fonction . isoler électriquement les résistances du blindage ; mettre en tension mécanique les résistances, et en assurer la fixation réaliser le pontage des extrémités des résistances coaxiales ; et, . permettre le remplissage de la cartouche à l'aide d'un matériau pulvérulent, qui assure l'homogénéisation de l'ensemble, ou le montage, au choix, de canons isolants, se présentant sous la forme de tubes. Sur la Figure 6, on voit que la résistance blindée comprend un tube mé- tallique extérieur 14 et deux résistances coaxiales enroulées en hélice 16, 16', qui sont alimentées par une tige d'alimentation qui, dans cet exemple de réalisation non limitatif, est du type à deux conducteurs 28 et 30. Cette tige d'alimentation est retenue, par ses protubérances 30', dans un isolateur d'extrémité 44. Ce système de fixation peut etre remplacé par un système de clip 45, coopérant avec une gorge ménagée à l'extrémité de la tige d'alimentation.La pièce d'accrochage à quadruple fonction se présente, par exemple, sous la forme d'un croisillon métallique 40 qui assure le pontage des extrémités des résistances électriques coaxiales 16' et 18', ainsi que leur mise en tension mécanique, et permet par ailleurs l'introduction dans le tube 14 d'une poudre isolante d'homogénéisation 20. Au lieu d'une poudre isolante, le dispositif décrit ci-dessus peut comporter des canons isolants électriques, représentés schématiquement en 34 et 36, qui sont disposés concentriquement par rapport aux résistances 16' et 18', comme on peut le voir sur la Figure 6. La partie supérieure du blindage comporte un fond 32, le croisillon métallique 40 étant isolé de ce fond à l'aide d'une rondelle isolante 38, et isolé des parois du blindage par l'intermédiaire d'un élément isolant rigide de forme annulaire 42. Une gorge 41 est ménagée à la partie supérieure du blindage, dans le cas où l'gon ne prévoit pas de canon isolant, tel que 34 et 36. La tige d'alimentation 28, 30 peut être immobilisée temporairement, lors de la mise en tension mécanique des résistances électriques 16' et 18', par un système à vis de pression 46. L'invention prévoit également la réalisation de résistances blindées chauffantes comportant un ou plusieurs conducteurs suiveurs, remplaçant une ou plusieurs résistances électriques coaxiales. De tels conducteurs peuvent être réalisés, par exemple, de la façon suivante 1" - sous la forme de conducteurs filiformes ou tubulaires, ces conducteurs, comme les résistances coaxiales, étant connectés avec les tiges d'alimen tation avant d'être reliés à une ou plusieurs résistances. Ces conducteurs peuvent être de diverses natures, réalisés par exemple en nickel, en cupro nickel, en manganèse-nickel, en cuivre, ou en fibres de carbone, avec des connexions spéciales reliant les tiges d'alimentation et les résistances ou en matériaux composites conducteurs, etc. 2" - sous la forme de tiges conductrices suiveuses monoblocs,cylindriques ou tubulaires par exemple, multi-conductrices et coaxiales, permettant une alimentation électrique de l'élément blindé par leurs parties terminales en saillie. Ces tiges réalisent un suivi interne ou externe de la ou des résistances électriques. Cette variante de l'invention permet notamment de réaliser l'alimentation d'un circuit à partir d'une seule extrémité, par dérivation externe de l'autre extrémité. On peut, bien entendu, comme dans le cas de la résistance blindée représentée sur la Figure 1, sectionner cette résistance à diverses longueurs, afin d'obtenir, dans des limites préétablies, les puissances calorifiques demandées par les utilisateurs. Il demeure bien entendu que la présente invention ntest pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits ou représentés ici, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Résistance chauffante blindée, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux résistances coaxiales filiformes (16, 18 ; 26, 28) reliées à des tiges d'alimentation en courant électrique (10, 10' ; 22, 22') et placées dans un tube métallique (14) dans lequel elles sont maintenues isolées de celui-ci par un matériau isolant de type pulvérulent (20). 2 - Résistance chauffante selon la revendication 1, du type à plusieurs allures de chauffe, caractérisée en ce qu'elle comporte des tiges d'alimentation (22, 22') à plusieurs conducteurs coaxiaux, pour l'alimentation électrique des résistances filiformes (26, 28). 3 -Résistance chauffante selon la revendication 1, du type à une seule allure de chauffe, caractérisée en ce que lesdites résistances filiformes (16, 18) sont alimentées par des tiges (10, 10') du type monoconducteur, qui comprennent chacune deux embases (11, 13 ; 11', 13'), une pour chaque résistance filiforme. 4 - Résistance chauffante selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque tige d'alimentation à plusieurs conducteurs comprend un premier conducteur électrique axial (23) muni d'une embase (24) recevant la résistance filiforme axiale (26), un second conducteur électrique (25), périphérique et coaxial audit premier conducteur et qui est muni d'une embase (27) pour recevoir la résistance filiforme extérieure (28), un isolant électrique pulvérulent (21) remplissant le volume libre de la tige d'alimentation. 5 - Résistance chauffante-selon la revendication 1, du type cartouche blindée, c'est-à-dire à entrée et sortie d'alimentation d'un seul côté de la résistance, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux résistances filiformes (16', 18') disposées concentriquement dans un tube métallique (14) rempli d'un matériau pulvérulent (20), une tige d'alimentation en courant électrique unique, à deux conducteurs (28, 30) et deux embases (28, 30'), une pour chacune desdites résistances, et un composant conducteur (19) raccordant lesdites résistances à leurs extrémités opposées à ladite tige d'alimentation, afin d'assurer la continuité électrique entre ces deux résistances. 6 - Résistance chauffante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites résistances électriques filiformes (16, 18 ; 26, 28 ; 16', 18') sont enroulées en hélice, et en ce que, comme connu, ledit matériau pulvérulent isolant (20) remplissant ledit tube (14), subit une densification par réduction volumétrique en même temps que l'ensemble constitué par les tiges d'alimentation, les résistances filiformes et le tube de blindage. 7 - Résistance chauffante selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte : un tube de blindage (14) rempli d'une poudre isolante d'homogénéisation (20), nom compactée ; un point d'accrochage (40) qui isole électrique ment les résistances électriques (16', 18'), qui permet la mise en tension mécanique desdites résistances, qui assure le pontage des extrémités de ces résistances, et qui laisse le passage pour effectuer le remplissage du tube avec ladite poudre isolante, ce tube étant pourvu d'un isolateur d'extrémité (44). 8 - Résistance chauffante selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un ou plusieurs conducteurs suiveurs, remplaçant une ou plusieurs résistances coaxiales. 9 - Résistance chauffante selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits conducteurs suiveurs sont des conducteurs filiformes ou tubulaires, connectés à l'aide des tiges d'alimentation, avant d'être reliés à une ou plusieurs résistances électriques, ou des tiges conductrices suiveuses monoblocs, cylindriques ou tubulaires, multi-conductrices et coaxiales, qui assurent l'alimentation électrique de la résistance par leurs extrémités faisant saillie de la cartouche blindée de la résistance.