Brevet FR2681496A1 — publié le 19930319

L'invention a pour objet des éléments chauffants blindés à alimentation électrique, ainsi qu un procédé de fabrication de tels éléments chauffants blindés. On connait des éléments chauffants blindés du type comportant une gaine métallique extérieure contenant un matériau isolant électrique et conducteur thermique placé autour d'un fil conducteur chauffant pouvant fonctionner dans une gamme étendue de températures à des puissances allant du kW à plusieurs centaines de kW. On connait également des éléments chauffants, connus sous le nom de résistances PTC (à coefficient de température positif), utilisables dans une gamme de puissances allant d'une fraction de Watt à plusieurs centaines de Watts. Ces résistances dites PTC présentent l'avantage de limiter la température de surface entre 5O0C et 3000 C, la température de limitation étant déterminable lors de la construction des résistances PTC. On connait également des moyens de coupure ou de régulation électriques tels que des fusibles, des thermostats, ou des résistances dites CTN (à coefficient de température négatif) permettant de détecter et/ou de limiter la température ou le courant électrique suivant le cas, couramment utilisés pour la protection d'éléments chauffants blindés. La présente invention a pour objet des éléments chauffants blindés permettant le fonctionnement dans une gamme de puissances élevées et comportant des moyens de limitation de température ou de courant électrique incorporés par construction. Lors de la fabrication, les éléments chauffants blindés sont soumis à des pressions et contraintes de rétreint très importantes de l'ordre de plusieurs dizaines de kbar, de telle sorte que l'on a jusqu'à présent évité d'incorporer des moyens de limitation de température ou de courant à l'intérieur de l'élément chauffant blindé pour éviter leur détérioration. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de tels éléments chauffants blindés. Selon l'invention, un élément chauffant blindé comportant au moins une gaine métallique extérieure, contenant un fil conducteur électrique chauffant isolé par un matériau en poudre isolant électrique et conducteur thermique, se caractérise par le fait que ladite gaine métallique comporte une gorge de retenue d'une pastille en matériau isolant électrique constituant une butée pour un ensemble électrique comportant des moyens de limitation de température ou de courant électrique, tels que par exemple des résistances à coefficient de température positif, des résistances à coefficient de température négatif, des fusibles, des thermostats ou analogues. Avantageusement, l'ensemble électrique selon l'invention est contenu dans une pièce enveloppe en matériau élastique non conducteur, de préférence en élastomère silicone thermostable. Selon l'invention, la pièce enveloppe en matériau élastique isolant électrique se déforme au cours de la fabrication des éléments chauffants blindés en absorbant les pressions et les contraintes de rétreint auxquelles est soumis la gaine métallique extérieure et appuie élastiquement sur l'ensemble électrique L'invention concerne également un procédé de fabrication d'éléments chauffants blindés comportant des assemblages électriques aptes à limiter la température ou le courant électrique traversant un élément chauffant. Le procédé selon l'invention se caractérise par le fait que l'on déforme une gaine extérieure métallique de manière à y créer une gorge de retenue, que l'on place dans ladite gorge une pastille en matériau isolant électrique, que l'on place ensuite au voisinage de ladite pastille un ensemble électrique apte à limiter la température ou le courant électrique,que l'on entoure ledit ensemble de matériau en poudre isolant électrique et conducteur thermique, puis que l'on fixe un bouchon métallique de manière étanche sur une extrémité de la gaine métallique. L'invention sera mieux comprise au regard de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue en coupe d'un ensemble électrique selon l'invention, - la figure 2 représente une coupe longitudinale partielle d'un premier mode de réalisation d'un élément chauffant blindé selon l'invention, - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale analogue à celle de la figure 2 d'un deuxième mode de réalisation d'un élément chauffant blindé selon l'invention, - la figure 4 représente une vue en coupe longitudinale analogue à celle de la figure 2 d'un troisième mode de réalisation d'un élément chauffant blindé selon l'invention. En référence à la figure 1, un ensemble électrique destiné à être inséré dans un élément chauffant blindé selon l'invention comporte deux blocs 1 et 2, en forme de demi-coquilles en métal conducteur électrique, par exemple du cuivre ou de l'aluminium. Les blocs 1 et 2 sont dans cet exemple sensiblement en forme de demi-cylindres et sont disposées de part et d'autre d'une résistance 3 à coefficient de température positif (PTC) parallèlépipédique, de type connu. Les blocs 1 et 2 comportent deux perçages 4 et 5 permettant l'insertion et le contact électrique avec des fils conducteurs électriques. En référence à la figure 2, un premier mode de réalisation d'un élément chauffant blindé selon l'invention comporte deux fils chauffants conducteurs électriques 6 et 7 traversant une pastille en céramique ou en matériau isolant électrique 8, ainsi qu' une pièce enveloppe 9 en matériau élastique non conducteur de préférence en élastomère silicone thermostable, pour venir s'insérer dans les perçages 4 et 5 précités. Les deux conducteurs électriques 6 et 7 sont en situation de contact électrique avec les demi-coquilles métalliques 4 et 5. De manière connue, les fils conducteurs électriques 6 et 7 sont isolés par un matériau en poudre tel que de la magnésie ou analogue 10 de la gaine métallique extérieure Il de l'élément chauffant blindé. La gaine métallique extérieure 11 est conformée de manière à ce que la pastille céramique 8 vienne en butée ou soit limitée dans au moins un sens de déplacement pour une gorge 12 de retenue obtenue par déformation à froid de la gaine métallique 11. Sur la gorge de retenue 12 viennent en butée successivement la pastille céramique 8, la pièce enveloppe élastomère 9, et l'ensemble électrique comportant les éléments 1, 2 et 3. L'ensemble électrique et la pièce enveloppe sont entourés de poudre de matériau isolant 13 et isolés d'un bouchon 14 soudé sur la gaine métallique extérieure il par une rondelle 15 en matériau isolant par exemple du mica. Pour assurer le contact électrique, les extrémités des fils électriques conducteurs 6 et 7 sont de préférence serties dans les logements 4 et 5 des pièces 1 et 2. Une fois l'assemblage réalisé, l'élément chauffant blindé soumis à des pressions de rétreint importantes se déforme de manière à appuyer élastiquement sur l'ensemble électrique 1, 3, 2 en assurant le contact électrique entre les deux blocs 1, 2 et la résistance 3 à coefficient de température positif. I1 se forme ainsi un circuit électrique contenant en série les éléments 6, 1, 3, 2 et 7, ce circuit étant isolé de la gaine métallique extérieure par construction. En référence à la figure 3, un deuxième mode de réalisation d'un élément chauffant blindé selon l'invention comporte également une pastille en céramique ou en matériau isolant 8, ainsi qu'une gorge de retenue 12, un bouchon étanche 14 soudé à la gaine métallique extérieure il associé à une rondelle isolante en mica ou matériau analogue 15. Le fil conducteur électrique 6 est connecté à un fusible électrique 17 et/ou à un thermostat 18 connecté en série à l'autre fil conducteur électrique chauffant 7. Dans ce mode de réalisation, la pièce enveloppe 19 en caoutchouc, silicone ou matériau élastomère résistant à la température est conformée de manière à présenter une partie cylindrique 20 de diamètre prédéterminé sensiblement égal au diamètre intérieur de la gaine métallique 11 et coopère avec cette gaine métallique extérieure pour absorber les contraintes et pressions importantes subies par l'élément chauffant blindé lors des opérations de rétreint ultérieures. Ainsi, lors de telles opérations de laminage, la partie cylindrique 20 de la pièce enveloppe 19 se déforme en absorbant les contraintes sans exercer d'efforts destructeurs par 1V intermédiaire du garnissage en matériau en poudre 21 (tel que de la magnésie ou analogue) sur l'assemblage électrique contenu à l'intérieur de ce matériau. En référence à la figure 4, les références identiques désignent des pièces similaires à celles des modes de réalisation précédents. Dans ce mode de réalisation, les fils conducteurs électriques 6 et 7 sont connectés en série et retenus par la pastille céramique 8 qui comporte quatre perçages dont deux sont réservés aux fils électriques 6 et 7 et deux autres sont réservés à deux autres conducteurs électriques 22 et 23 auxquels est connectée une résistance 24, qui est par exemple une résistance à coefficient de température négatif. La résistance 24 est entièrement surmoulée ainsi que les extrémités des conducteurs 22 et 23 par une pièce 25 sensiblement en forme de bouchon tronconique en matériau élastomère résistant à la température. Le matériau élastomère résistant à la température de la pièce surmoulée 25 est d'une élasticité suffisante sur sa surface extérieure pour absorber les contraintes et pressions extérieures importantes que subit l'élément chauffant blindé lors des opérations de rétreint ultérieures. L'enveloppe en matériau élastomère 25 est entourée de matériau en poudre isolant tel que la magnésie ou analogue 26. De manière classique, les conducteurs électriques 22 et 23 indépendants des fils conducteurs électriques chauffants 6,7 sont raccordés à un appareillage électronique extérieur permettant de réguler la température de l'élément chauffant blindé (ou de couper le courant électrique dans le cas d'un thermostat ou d'un fusible au lieu d'une réistance électrique à coefficient de température négatif). Bien entendu l'invention n' est pas limitée au mode de réalisation particulier décrit en référence au dessin et s'applique également à toute variante portant des pièces enveloppes susceptibles d'absorber les pressions extérieures par déformation élastique et placées à divers endroits de l'élément chauffant blindé et non seulement aux extrémités, ou un nombre quelconque d'assemblages électriques en série ou en parallèle intégrés dans un même élément chauffant blindé. La gorge 12 de retenue d'une pastille en matériau isolant électrique peut également être remplacée par tout autre moyen de retenue tel que : plusieurs points emboutis le long d'une section droite de la gaine métallique, plusieurs butées soudées intérieurement à ladite gaine ou analogue. REVENDICATIONS 1. Elément chauffant blindé comportant au moins une gaine métallique extérieure contenant un fil conducteur électrique chauffant isolé par un matériau en poudre isolant électrique et conducteur thermique, caractérisé par le fait que la gaine métallique (11) comporte un moyen de retenue (12), de préférence une gorge, d'une pastille (8) en matériau isolant électrique constituant une butée pour un ensemble électrique (1, 2, 3, 17, 18, 24) comportant des moyens de limitation de température ou de courant électrique. 2. Elément chauffant blindé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit ensemble électrique est contenu dans une pièce enveloppe (9) en matériau élastique isolant électrique et qu'il comporte un moyen électrique apte à couper ou à limiter le courant électrique en fonction de la température atteinte par l'élément chauffant. 3. Elément chauffant blindé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite pièce enveloppe (9) appuie élastiquement sur un ensemble électrique (1,3,2) en assurant le contact électrique entre deux blocs (1,2) et une résistance (3) à coefficient de température positif. 4. Elément chauffant blindé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que ladite pièce enveloppe (9, 19, 24) est en contact avec un matériau en poudre isolant électrique et conducteur thermique (13,21,26). 5. Elément chauffant blindé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'ensemble électrique (1, 2, 3, 17, 18, 24) est isolé d'un bouchon (14) de fermeture de la gaine métallique extérieure (11) par une rondelle isolante (15). 6. Elément chauffant blindé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'ensemble électrique (1, 2, 3, 17, 18) est connecté en série au fil conducteur électrique chauffant (6, 7). 7. Elément chauffant blindé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'ensemble électrique (24) est raccordé à des conducteurs électriques (22, 23) indépendants des fils conducteurs électriques chauffants (6,7). 8. Procédé de fabrication d'un élément chauffant blindé, caractérisé par le fait que l'on déforme une gaine métallique (11) de manière à y créer un moyen de retenue (12) tel qu'une gorge, que l'on place contre ledit moyen (12) une pastille en matériau isolant électrique (8), que l'on place ensuite au voisinage de ladite pastille (8) un ensemble électrique (1,2,3,18,24) apte à limiter la température ou le courant électrique, que l'on entoure ledit ensemble de matériau en poudre (13,21,26) isolant électrique et conducteur thermique, puis que lton fixe un bouchon métallique de (14) de manière étanche sur une extrémité de la gaine métallique (11). 9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'on place une pièce en matériau élastique (9,19,25) au voisinage de l'ensemble électrique (1,2,3,17,18,24) de manière à absorber les pressions et les contraintes de rétreint que subit l'élément chauffant blindé en cours de fabrication. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que l'on place une rondelle isolante (15) à l'intérieur de la gaine métallique (11) avant d'assembler le bouchon métallique étanche (14) sur une extrémité de la gaine métallique (11).