Brevet FR2725337A1 — publié le 19960405

PERLE ISOLANTE ETANCHE POUR ELEMENT CHAUFFANT TUBULAIRE La présente invention se rapporte au domaine des éléments chauffants tubulaires contenant un filament résistif chauffant et plus particulièrement aux éléments chauffants tubulaires du type résistances blindées. L'invention concerne l'obturation et l'assemblage des différents éléments constituant lesdits éléments chauffants tubulaires pour les rendre étanches à l'eau, à la vapeur ou à l'humidité ou au gaz en général. La présente invention s'applique aux éléments chauffants tubulaires utilisés pour un chauffage par rayonnement, par convection ou par conduction. Il est connu dans l'art antérieur d'assurer avec plus ou moins de succès, l'étanchéité d'un montage de perle sur un élément chauffant tubulaire en utilisant une résine pour réaliser l'interface entre la perle et l'élément chauffant tubulaire. De tels éléments chauffants ne permettent pas cependant d'obtenir une étanchéité satisfaisante car il est difficile de contrôler l'uniformité de la couche de résine déposée lors du montage de la perle. En outre, d'éventuels écarts sur les tolérances dimensionnelles de la perle et du tube constitutifs de l'élément chauffant sont possibles. Il est également connu, par l'intermédiaire du document FR-2272568, d'utiliser une douille spécifique montée sur l'extrémité de l'élément chauffant tubulaire pour procéder au coulage d'une résine destinée à obturer l'élément chauffant. On connaît par ailleurs, avec le document US-2617009, de réaliser des éléments chauffants tubulaires étanches avec un matériau présentant des propriétés adhérentes et malléables pour s'étendre entre une plaque support et une pièce de maintien recouvrant l'extrémité de l'élément chauffant. L'utilisation d'un tel matériau, en association avec la pièce de maintien, de même que l'agencement de l'élément chauffant sur la plaque support rend le processus de fabrication dudit élément chauffant complexe et coûteux. En outre, la présence d'une plaque support augmente l'encombrement de l'élément chauffant d'une part et impose des logements correspondants dans les appareils destinés à être équipés avec de tels éléments chauffants d'autre part. L'inconvénient majeur que présente un élément chauffant réalisé conformément au document FR-2272568 réside dans la complexité et par conséquent le coût important pour mettre en oeuvre l'invention décrite dans ce document. L'objet de la présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur et à réaliser un élément chauffant tubulaire étanche en évitant d'utiliser des matériaux de coulages ou des liaisons chimiques sous forme de colle pour obturer lesdits élément chauffants. Un autre objet de la présente invention vise à simplifier le processus de fabrication des éléments chauffants tubulaires et à limiter le nombre de pièces employées pour assurer l'obturation des éléments chauffants. Un objet supplémentaire de la présente invention vise à diminuer le coût de fabrication d'éléments chauffants tubulaires, tout en garantissant leur résistance à l'humidité et leur sécurité d'utilisation dans des milieux humides. Les objets assignés à la présente invention sont atteints à l'aide d'un élément chauffant tubulaire constitué d'un tube enveloppe selon un axe de symétrie, contenant au moins un conducteur résistif chauffant relié à des éléments de connexion dépassant d'au moins une extrémité du tube enveloppe et comportant une perle d'obturation isolante électrique montée à au moins une extrémité du tube enveloppe de manière à être traversée par l'extrémité de l'élément de connexion caractérisé en ce que l'élément chauffant tubulaire comporte une pièce de compression montée axialement sur chaque élément de connexion pour comprimer axialement la perle d'obturation sur le tube enveloppe. Les objets assignés à la présente invention sont également atteints à l'aide d'un procédé de fabrication d'un élément chauffant tubulaire consistant à introduire dans un tube enveloppe un conducteur résistif chauffant dont les extrémités sont reliées à des éléments de connexion électriques dépassant des extrémités du tube enveloppe et à obturer lesdites extrémités avec des perles d'obturation isolantes électriques, caractérisé en ce qu'il consiste successivement - à monter une pièce de compression sur l'élément de connexion, - à comprimer axialement jusqu'à déformation la perle d'obturation isolante sur l'extrémité du tube enveloppe à l'aide de la pièce de compression, - à solidariser la pièce de compression de l'élément de connexion lorsque la perle d'obturation est comprimée. Les caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description donnée ciaprès en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe d'un élément chauffant avant la compression d'une perle d'obturation conforme à l'invention, - la figure 2 représente une vue en coupe de l'élément chauffant après compression d'une perle d'obturation conformément à l'invention, - la figure 3 représente une vue en coupe d'une variante de réalisation d'un élément chauffant tubulaire avant la compression d'une perle d'obturation conformément à l'invention. - les figures 3a et 3b représentent d'autres variantes de réalisation de l'élément chauffant tubulaire conforme à l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe d'un élément chauffant tubulaire conforme à la présente invention. L'élément chauffant tubulaire comporte un tube enveloppe 1 cylindrique dans lequel est agencé un conducteur résistif chauffant non représenté aux figures. Le conducteur résistif chauffant, constitué par exemple d'un fil résistif, est relié à chacune de ses extrémités à un élément de connexion (2) électrique. Ce dernier est par exemple constitué d'une tige métallique cylindrique. La figure 1 représente également une perle d'obturation 4 montée sur le tube enveloppe 1. La perle d'obturation 4 présente également un perçage central 4d traversé par l'élément de connexion 2 lorsque ladite perle d'obturation 4 est montée sur le tube enveloppe 1. Avantageusement, l'élément de connexion 2 présente une rainure périphérique 2b destinée à positionner la perle d'obturation 4 sur l'élément de connexion 2 par l'intermédiaire d'un rétrécissement (4e) du perçage central 4d ménagé dans ladite perle d'obturation 4. Cette dernière présente donc un perçage central, lequel est traversé par au moins une partie d'un élément de connexion 2. La perle d'obturation 4 présente également une rainure annulaire 4b, dans laquelle vient s'engager une extrémité du tube enveloppe 1, lorsque ladite perle d'obturation 4 est logée sur le tube enveloppe 1. La perle d'obturation 4 présente, en outre, un bord périphérique 4a réalisant la paroi périphérique externe de la rainure annulaire 4b. Ce bord périphérique 4a se présente sous une forme de jupe périphérique venant entourer l'extrémité du tube enveloppe 1. L'élément chauffant tubulaire représenté à la figure 1 comporte également une pièce de compression 5 montée sur l'élément de connexion 2 pour maintenir et comprimer axialement la perle d'obturation 4 sur le tube enveloppe 1. De manière avantageuse, le bord périphérique 4a entoure et recouvre l'extrémité du tube enveloppe 1 sur une distance suffisante et facilement déterminable par le constructeur, de manière à éviter un éventuel pont électrique entre le tube enveloppe 1 et l'élément de connexion 2 débouchant sur l'extérieur de la perle d'obturation 4, lorsqu'une ou plusieurs gouttes d'humidité se sont déposées sur la perle d'obturation 4. Avantageusement, l'élément de connexion 2 présente une deuxième rainure périphérique 2a, laquelle est destinée à recevoir une déformation radiale 5b de la pièce de compression 5, lorsque celle-ci est solidarisée définitivement avec l'élément de connexion 2, par exemple par sertissage. La pièce de compression 5 est ainsi enfilée sur l'élément de connexion 2 et solidarisée de l'élément de connexion 2 par un moyen de fixation. Ce dernier est réalisé avec des points de soudures, un système à baïonnette, un filetage, un montage en force, un sertissage, ou tout autre moyen de fixation connu. La pièce de compression 5 est réalisée en un matériau rigide pour exercer une pression axiale sur une surface d'appui 4f de la perle d'obturation 4.La pièce de compression 5 est constituée d'une douille métallique présentant une collerette 6 venant en appui sur la surface d'appui 4f pour comprimer axialement la perle d'obturation 4. Avantageusement la pièce de compression 5 est une pièce métallique pour assurer le contact électrique entre l'élément de connexion 2 et d'autres branchements effectués à l'aide de ladite pièce de compression 5. La rainure annulaire 4b ménagée dans la perle d'obturation 4 permet au tube enveloppe 1 de s'introduire partiellement dans le matériau constitutif de ladite perle d'obturation 4 concentriquement au perçage central 4d. La perle d'obturation 4 présente d'une part le perçage 4d, lequel est traversé par au moins une partie de l'élément de connexion 2 et, d'autre part une rainure annulaire 4b dans laquelle vient s'agencer l'extrémité du tube enveloppe 1, lorsque la perle d'obturation 4 est logée sur le tube enveloppe 1. L'extrémité circulaire périphérique du tube enveloppe 1, venant en appui contre le fond de la rainure annulaire 4b, se trouve ainsi entouré complètement par le matériau constitutif de la perle d'obturation 4, et plus particulièrement par le bord périphérique 4a. La perle d'obturation 4 présente également la surface d'appui 4f plane, à l'opposé de la rainure annulaire 4b. La collerette 6 vient en appui contre ladite surface d'appui 4f lorsque la pièce de compression 5 est montée sur l'élément de connexion 2. La collerette 6 se présente avantageusement sous une forme annulaire s'étendant dans un plan d'extension perpendiculaire à l'axe x-x'. Selon l'exemple de réalisation représenté à la figure 3a, la rainure annulaire 4b est constituée d'un épaulement périphérique sur lequel vient s'engager le tube enveloppe 1. L'exemple de réalisation représenté à la figure 3b montre la perle d'obturation 4 présentant une zone d'appui 4g uniforme et entourée par le bord périphérique 4a, ledit tube enveloppe 1 venant en appui sur ladite zone d'appui 4g. Selon une variante de réalisation de l'élément chauffant tubulaire conforme à l'invention et représenté à la figure 3, l'élément de connexion 2 est totalement exempt de rainures périphériques et la perle d'obturation 4 présente un perçage central 4d uniforme. Le diamètre de ce perçage central 4d correspond sensiblement au diamètre de l'élément de connexion 2 de manière à être monté ou glissé sur l'élément de connexion 2. Le montage de la pièce de compression 5 est obtenu par l'introduction de l'extrémité de l'élément de connexion 2 dans une cavité interne 5a cylindrique que présente la pièce de compression 5. Cette dernière, présentant une forme cylindrique creuse, est solidarisée de l'élément de connexion 2 par une simple déformation de ladite pièce de compression 5 et de l'élément de connexion 2.Avantageusement, la douille constituant la pièce de compression 5 est serrée ou déformée sur l'élément de connexion 2. La pièce de compression 5 symétrique par rapport à l'axe x-x' présente une partie centrale 5c dans laquelle est introduit l'élément de connexion 2 dépassant du perçage 4d. La pièce de compression 5 est ainsi enfilée sur l'élément de connexion 2 sur une longueur permettant d'obtenir une déformation de la perle d'obturation 4 par compression. L'élément de connexion 2 présente avantageusement des propriétés de déformation autorisant un écrasement partiel suffisant pour maintenir la douille sur l'élément de connexion 2. La figure 2 représente un élément chauffant tubulaire conforme à l'invention lorsque ce dernier présente une extrémité totalement obturée.L'obturation complète est obtenue lorsque la pièce de compression 5 est enfoncée totalement sur l'élément de connexion 2 selon une direction fl et lorsque la pièce de compression 5 présente une déformation selon une direction f2, pour éviter qu'elle ne revienne en position initiale après une compression de la perle d'obturation 4. Une telle position de la pièce de compression 5 permet donc de comprimer la perle d'obturation 4 sur le tube enveloppe 1 et d'obturer ainsi de manière étanche l'élément chauffant tubulaire par une simple déformation élastique. La perle d'obturation 4 se trouve donc déformée et partiellement comprimée contre les éléments venant en contact avec la dite perle d'obturation 4 de manière à épouser sensiblement les formes de l'extrémité du tube enveloppe 1 et de l'élément de connexion 2 dépassant du tube enveloppe 1.Toute communication entre le volume interne 3 du tube enveloppe 1 et l'air ambiant est ainsi interdite. L'élément chauffant tubulaire est donc obturé de manière étanche. Préférentiellement, la perle d'obturation 4 est constituée d'un matériau isolant électrique compressible et résistant thermiquement. En outre, le matériau en question est de préférence résistant chimiquement. Les perles d'obturation 4 sont par exemple réalisées en silicone. Les perles d'obturation 4, utilisées pour de tels éléments chauffants tubulaires, résistent à des températures pouvant aller jusqu'à 3500C, et conservent leurs propriétés élastiques pour ces mêmes températures. L'élasticité des perles d'obturation 4 se situe à un niveau inférieur au niveau 80 mesuré par le test SHORE A. De préférence, les perles utilisées pour de tels éléments chauffants tubulaires présentent un degré d'élasticité compris entre 50 et 75 shores A mesurés par ledit test SHORE A. Le tube enveloppe 1 représenté aux figures 1, 2 et 3 est par exemple constitué d'un matériau métallique de préférence en aluminium. En outre, le fil résistif agencé à l'intérieur du tube enveloppe 1 est noyé dans un matériau isolant électrique et conducteur thermique du type magnésie. La magnésie ainsi introduite dans le tube enveloppe 1 est avantageusement comprimée dans les résistances chauffantes blindées constituées par l'élément chauffant tubulaire conforme à l'invention. L'étanchéité procurée par la perle d'obturation 4 empêche également la magnésie présente dans le volume interne 3 du tube enveloppe 1 de se répandre à l'extérieur de l'élément chauffant tubulaire. Ce dernier concerne plus particulièrement des éléments chauffants blindés, mais d'autres éléments chauffants comportant un élément tubulaire en quartz ou en un matériau céramique sont également concernés par la présente invention. Les figures 1 et 2 permettent de visualiser les différentes étapes du procédé de fabrication d'un élément chauffant tubulaire conforme à la présente invention. La fabrication ou l'assemblage d'un élément chauffant tubulaire conforme à l'invention, consiste à introduire dans le tube enveloppe 1 un fil ou conducteur résistif chauffant dont les extrémités sont reliées à des éléments de connexion 2 électriques dépassant des extrémités du tube enveloppe 1 et à obturer lesdites extrémités avec des perles d'obturation 4 isolantes électriques. Le procédé conforme à la présente invention consiste à monter la pièce de compression 5 sur l'élément de connexion 2. Ce montage se fait selon une direction fl de manière à introduire l'élément de connexion 2 dans la cavité interne 5a de la pièce de compression 5 constituée par exemple par une douille métallique. L'élément de connexion 2 pénètre dans la cavité interne 5a de la pièce de compression 5 pour faire venir en appui, contre la perle d'obturation 4, la collerette 6 de la pièce de compression 5. L'étape suivante du procédé conforme à la présente invention consiste à comprimer axialement la perle d'obturation 4 isolante sur l'extrémité du tube enveloppe 1, à l'aide de la pièce de compression 5. Une telle compression est obtenue par tous moyens connus selon la direction fl. La collerette 6 présente avantageusement une forme annulaire et symétrique pour exercer un effort de compression symétrique, selon la direction fl, sur la perle d'obturation 4. La compression de la perle d'obturation 4 permet d'exercer une pression par déformation contre l'élément de connexion 2 d'une part, et contre l'extrémité du tube enveloppe 1 d'autre part. La perle d'obturation 4 élastique épouse donc parfaitement toutes les formes contre lesquelles elle est comprimée. Elle procure ainsi à l'élément chauffant tubulaire une étanchéité réalisée uniquement par compression axiale. Cette dernière provoque une déformation multidirectionnelle de la perle d'obturation 4. L'étape suivante du procédé conforme à la présente invention consiste à solidariser la pièce de compression 5 de l'élément de connexion 2 lorsque la perle d'obturation 4 est comprimée. En effet, lorsque la compression a eu lieu, selon la direction fl, l'élément de connexion 2 s'est introduit davantage dans la cavité interne 5a de la pièce de compression 5 et l'étanchéité est obtenue. La pièce de compression 5 est fixée de manière solidaire sur l'élément de connexion 2. La pièce de compression 5 est donc fixée par une déformation radiale 5b, sur l'élément de connexion 2 après l'étape de compression axiale de la perle d'obturation 4, ladite déformation radiale Sb produisant un écrasement partiel de l'élément de connexion 2. Cette fixation peut être réalisée par exemple par sertissage ou par déformation selon une direction f2. Une étape supplémentaire du procédé conforme à la présente invention consiste à noyer le fil résistif chauffant dans le matériau isolant électrique après l'obturation d'une extrémité du tube enveloppe 1 et avant l'obturation de l'autre extrémité du tube enveloppe 1. Une telle étape consiste par exemple à introduire de la magnésie dans le volume interne 3 du tube enveloppe 1, lorsque l'une de ses extrémités a été rendue étanche. Le procédé conforme à la présente invention consiste par exemple à fixer la pièce de compression 5 sur l'élément de connexion 2 par sertissage. La même opération peut ensuite avoir lieu sur l'autre extrémité du tube enveloppe 1. Avantageusement, le volume interne 3 est entièrement rempli de magnésie qui vient en contact avec une surface annulaire 4c de la perle d'obturation 4. Un tel procédé de fabrication d'un élément chauffant tubulaire est particulièrement adapté à la fabrication de résistances chauffantes blindées ou à tout autre élément chauffant tubulaire étanche. Un avantage de la présente invention réside dans l'extrême simplicité que présente le procédé de fabrication d'éléments chauffants tubulaires étanches. REVENDICATIONS 1. Elément chauffant tubulaire constitué d'un tube enveloppe (1) selon un axe de symétrie (x-x), contenant au moins un conducteur résistif chauffant relié à des éléments de connexion (2) dépassant d'au moins une extrémité du tube enveloppe (1) et comportant une perle d'obturation (4) isolante électrique montée à au moins une extrémité du tube enveloppe (1) de manière à être traversée par l'extrémité de l'élément de connexion (2) caractérisé en ce que l'élément chauffant tubulaire comporte une pièce de compression (5) montée axialement sur chaque élément de connexion (2) pour comprimer axialement la perle d'obturation (4) sur le tube enveloppe (1). 2. Elément chauffant tubulaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pièce de compression (5) est réalisée en un matériau rigide pour exercer une pression axiale sur une surface d'appui (4f) normale à l'axe (x-x') de la perle d'obturation (4). 3. Elément chauffant tubulaire selon la revendication 2 caractérisé en ce que la pièce de compression (5) est constituée d'une douille présentant une collerette (6) venant en appui contre la surface d'appui (4f) pour comprimer axialement la perle d'obturation (4). 4. Elément chauffant tubulaire selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la pièce de compression (5) est enfilée sur l'élément de connexion (2) et solidarisée de l'élément de connexion (2) par un moyen de fixation. 5. Elément chauffant tubulaire selon la revendication 1 à 4 caractérisé en ce que la pièce de compression (5) est enfilée sur l'élément de connexion (2) sur une longueur permettant d'obtenir une déformation de la perle d'obturation (4) par compression. 6. Elément chauffant tubulaire selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les perles d'obturation (4) sont constituées d'un matériau isolant électrique, compressible et résistant thermiquement. 7. Elément chauffant tubulaire selon la revendication 6 caractérisé en ce que les perles d'obturation (4) sont réalisées en silicone. 8. Elément chauffant tubulaire selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la perle d'obturation (4) comporte un bord périphérique (4a) réalisant une jupe périphérique entourant une extrémité du tube enveloppe (1). 9. Elément chauffant tubulaire selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la perle d'obturation (4) présente d'une part un perçage central (4d), lequel est traversé par au moins une partie d'un élément de connexion (2), et d'autre part une rainure annulaire (4b) dans laquelle vient s'engager une extrémité du tube enveloppe (1) lorsque ladite perle d'obturation (4) est logée sur le tube enveloppe (1). 10. Procédé de fabrication d'un élément chauffant tubulaire consistant à introduire dans un tube enveloppe (1) un conducteur résistif chauffant dont les extrémités sont reliées à des éléments de connexion (2) électriques dépassant des extrémités du tube enveloppe (1) et à obturer lesdites extrémités avec des perles d'obturation (4) isolantes électriques, caractérisé en ce qu'il consiste successivement - à monter une pièce de compression (5) sur l'élément de connexion (2), - à comprimer axialement jusqu'à déformation la perle d'obturation (4) isolante sur l'extrémité du tube enveloppe (1) à l'aide de la pièce de compression (5), - à solidariser la pièce de compression (5) de l'élément de connexion (2) lorsque la perle d'obturation (4) est comprimée. 11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il consiste à fixer par une déformation radiale (5b) la pièce de compression (5) sur l'élément de connexion (2), après l'étape de compression axiale de la perle d'obturation (4). 12. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il consiste à noyer le conducteur résistif chauffant dans un matériau isolant électrique après l'obturation d'une extrémité du tube enveloppe (1) et avant l'obturation de l'autre extrémité du tube enveloppe (1). 13. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste à fixer la pièce de compression (5) sur l'élément de connexion (2) par sertissage.