Brevet FR2802627A1 — publié le 20010622

La présente invention concerne un répartiteur linéaire d'énergie electrique notamment pour chauffage électrique domestique ou industriel, l'élément chauffant étant constitué un panneau comportant une nappe de tissu chargé en carbone. L'application des tissus techniques chargés en carbone à fins de chauffage n'est récente mais est limitée à de faibles puissances (200W/m2). L'état de la technique décrite dans le brevet FR91 12025 relatif à un chauffage du sol par un procedé basse température montre une liaison résine/tissu enrobée terminée par une tresse en cuivre pour en assurer le raccordement électrique. Or la résine chargée particules métalliques présente une résistance ohmique élève, sur son parcours, la température du soi conformément à la loi de Joule. Par conduction et diffusion de la température parasite dans les éléments constitutifs du sol, le risque détérioration locale est peu probable. A juste titre plaques chauffantes sont de dimensions réduites (1,65m x 1,35m) et alimentées sous 48V, un courant de OA/ml semble être la limite de l'installation. Des essais ont été réalisés avec des tissus techniques chargés particules de carbone disposés sur une surface plane comme une plaque de contreplaqué à usage de support mécanique et isolant électrique. Sur chacun des deux bords opposés est disposé une barre conductrice de section rectangulaire compatible avec le courant à faire circuler (densité de courant) et de longueur superieure à la dimension de ladite plaque afin de réaliser le raccordement à une source électrique. La nappe et le tissu sont en contact. Un élément rigide tel une cornière vissée ou maintenue par des pinces applique la barre sur le tissu afin d'assurer un contact électrique. Cependant, on constate qu'au-delà de 35A par mètre linéaire points d'incendie peuvent se déclarer. L'utilisation simple fil monobrin ou multibrins mis en contact avec le tissu et immobilisé avec une multitude d'agrafes plantées dans une plaque bois permet, sans assurance, le passage de l'énergie électrique. Des points d'incendie apparaissent pour densités de courant nettement inférieures à 35 A/ml. On connait aussi l'utilisation d'un barreau de cuivre, de section importante autour duquel sont enroulées trois ou quatre spires réalisées avec une laize de tissu technique charge de carbone. Un tel système présente des risques pour des intensités de l'ordre de 120A/ml. Le problème est traité par une augmentation de la tension (1500V) qui pour des raisons d'isolement électrique n'est pas non plus une solution satisfaisante. Par ailleurs, chauffage de siège décrit dans le brevet W097/31 reste lui aussi limité à de faibles puissances et les pertes de transfert sont réelles mais insignifiantes du fait cette faible puissance demandée. Aucun des systemes précédemment décrits ne peut être utilisé pour chauffer électriquement un four industriel. En effet, des densités de courant l'ordre de plusieurs centaines d'ampères par mètre linéaire doivent être atteintes pour assurer une température l'ordre de 2500 C, et aucun desdits systèmes ne peut engendrer une telle intensité sans s'enflammer ou nécessiter un voltage très important. Le but l'invention et de proposer un dispositif permettant, sans aucun risque d'incendie avec une différence de potentiel relativement faible, générer une puissance thermique importante et suffisante pour être utilisable dans un four industriel. La solution apportée est un répartiteur linéaire d'énergie électrique composé de deux mâchoires rigides disposées en regard l'une de l'autre et doublées sur leurs faces en regard avec un matériau électriquement conducteur et déformable et des moyens aptes à appliquer une pression mécanique sur au moins l'une des mâchoires et en direction de l'autre. Lorsqu'un tissu électriquement conducteur est inséré entre les matériaux électriquement conducteurs et déformables doublant lesdites parois, l'application de ladite pression mécanique exerce alors des forces sur chacun des matériaux électriquement conducteurs et déformables qui, alors, se déforment. Selon une caractéristique particulière lesdits moyens comportent moyens de réglage de la pression mécanique. Selon une autre caractéristique les mâchoires sont constituées par plaques et le matériau électriquement conducteur est constitué par une tresse métallique ou des boudins de carbone Selon une caractéristique additionnelle, la tresse métallique une section de forme ovale, carrée, rectangulaire ou carrée ou rectangulaire avec deux cotés opposés forme semi-circulaire. Selon une autre caractéristique, la tresse est constituée par tresse de cuivre. L'invention a aussi pour objet un dispositif de chauffage comportant une nappe de tissu chargé en carbone dont deux extrémités sont enserrées dans un répartiteur linéaire d'energie composé de deux mâchoires rigides doublées leurs faces en regard avec un matériau électriquement conducteur et déformable et des moyens aptes à appliquer une pression mécanique sur au moins l'une des mâchoires et en direction l'autre, le matériau électriquement conducteur est constitué par une tresse metallique ou des boudins de carbone. L'invention a aussi pour objet un four industriel comportant des parois délimitant un volume intérieur dans lequel est placé au moins une nappe de tissu chargé en carbone dont deux extrémités sont enserrées, à l'intérieur ou à l'extérieur du four, dans un répartiteur linéaire d'énergie électrique composé deux mâchoires rigides doublées sur leurs faces en regard avec un materiau électriquement conducteur et déformable et des moyens aptes à appliquer une pression mecanique sur au moins l'une des mâchoires et en direction de l'autre, le matériau electriquement conducteur est constitué par une tresse métallique ou des boudins carbone, ce four comportant éventuellement des moyens aptes à inerter ledit volume interne. Selon caractéristique particulière, les moyens aptes à inerter ledit volume interne comporte une réserve d'azote sous pression. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront dans la description de modes particuliers de réalisation de l'invention au regard des figures annexées parmi lesquelles - La figure 1 montre un four selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 présente un répartiteur linéaire d'énergie électrique selon l'invention, - la figure 3 présente un chauffage industriel selon l'invention. figure 1 présente un mode particulier de réalisation de l'invention dans lequel répartiteurs linéaires d'énergie selon l'invention sont représentés. mode de réalisation consiste en un four industriel 30, comportant des parois formant un parallélépipède et délimitant un volume interne destiné à être chauffé. support 31 non solidaire du four et en forme générale de A supporte deux rouleaux de tissu électriquement conducteur et chargé en carbone. II est placé à proximité d'une face 28 du four. Un répartiteur linéaire d'énergie électrique 33 est placé ' proximité immédiate de chacun des rouleaux 32. face 28 du four comporte des fentes par lesquelles le tissu déroulé peut être introduit à l'intérieur du four. La paroi opposée 27 du four comporte elle-même des fentes par lesquelles le tissu ressort du four avant d'être placé entre les mâchoires répartiteur d'énergie électrique 33' fixé sur un support 35 qui dans ce mode realisation est indépendant des surfaces du four mais place à proximité de l'une d'entre elles, à savoir la surface 27. Lesdites fentes comportent un matériau isolant leur pourtour afin d'éviter les pertes d'énergie. En outre répartiteurs 33 d'énergie électrique sont isolés électriquement du four lui-même leur support 31 ou 35. En outre, des moyens 36 de génération d'une différence potentiel entre chacun couples de répartiteur d'énergie 33 et 33' et de regulation de la température des gaz à l'intérieur du four sont associés au four. moyens d'inertage 34 du volume intérieur sont positionnés à proximité du four, ces moyens comportant principalement une réserve d'azoté sous pression et extracteur de l'air contenu dans le volume interne du four. La figure 2 montre un schéma des répartiteurs d'énergie selon l'invention. Chacun des répartiteurs d'énergie 33 est constitué par une mâchoire inférieure longitudinale 10 et une mâchoire supérieure longitudinale 13, disposées en regard l'une de l'autre, ces mâchoires étant rigides et doublées sur leur face en regard avec un matériau électriquement conducteur et déformable, respectivement 16 et répartiteur 33 comporte en outre des moyens 9 aptes à appliquer une pression mécanique sur au moins l'une des mâchoires, en l'occurrence la mâchoire supérieure 13. Cette pression mécanique assure d'une part un transfert quasiment sans perte thermique de l'énergie entre le répartiteur et le tissu 15 et d'autre part l'immobilisation du tissu 15. moyens 9 sont constitués par une série de parallélogrammes déformables accouplés aux deux mâchoires et permettant un serrage régulier et l'immobilisation du tissu et des deux mâchoires mises en regard. Le parallélogramme déformable permet l'écartement des mâchoires afin de procéder à l'échange du tissu sans perte de temps. Ces moyens 9 pourraient aussi être constitués par une série de systeme vis- écrou par tout autre moyen convenable. D'ailleurs, des essais réalisés avec un réseau 230V monophasé -50Hz -100kVA avec des conducteurs constitués deux tresses cuivre de section unitaire 50m M2 et de longueur 1,15m. Les machoires étaient constituées par des tôles d'acier de 4mm d'épaisseur et six éléments vis écrous exerçaient une pression également distribuée sur la longueur de la tresse. Le tissu étant constitué par une double couche de tissu chargé en carbone. Aucune élévation de température n'a été relevée au niveau des contacts tresse/tissu. Plus particulièrement, chacun des parallélogrammes est constitué par la mâchoire 10 sur laquelle est fixé un levier 11, comportant un bras de levier ainsi qu'une poignée de blocage 8 articulée sur le levier 11 et sur le bras de levier La mâchoire supérieure du répartiteur est solidarisée au bras de levier 12 des moyens 14 de réglage de l'écartement entre ladite plaque et ledit bras donc finalement de réglage de la pression mécanique exercée par les mâchoires sur lesdits matériaux électriquement conducteurs et déformables. Les matériaux électriquement conducteurs et déformables, respectivement 16 et 17, sont constitués par des boudins de carbone de section circulaire lorsqu'ils sont soumis à aucune pression et de section rectangulaire avec deux cotés opposés de forme semi-circulaire lorsqu'ils sont soumis à la pression des parallélogrammes. pourraient aussi consister en des tresses métalliques, par exemple en cuivre section de forme ovale, carrée, ou carrée ou rectangulaire avec deux cotés opposes de forme semi-circulaire. Ces matériaux conducteurs peuvent, dans les conditions l'invention, véhiculer des intensités (8A/mm') par conducteur soit 16A/mm' par paire de conducteurs. Des intensités de 400A peuvent donc être atteintes et une température à l'intérieur du four de l'ordre de 2000-2500 C. Sans atmosphère inerte à l'intérieur du four et en présence d'oxygène, le tissu peut s'enflammer à des températures de l'ordre de 600 C. Les températures maximales du four ne peuvent dans ce cas dépasser 550 C environ. La figure montre un second exemple de réalisation de l'invention dans cadre du chauffage d'une maison. Sur la dalle 50 de sol d'une maison est disposée une couche 51 de matériau isolant ininflammable et au-dessus de laquelle est placée un film de polyanne puis une nappe de tissu conducteur à base de carbone de forme rectangulaire aux extrémités laquelle sont placés un répartiteur linéaire d'énergie 33, chacun des deux répartiteurs étant connecté à des moyens 54 aptes d'une part à générer entre les deux repartiteurs une différence de potentiel, par exemple de l'ordre de et d'autre part réguler la température à l'intérieur de la pièce de la maison dans laquelle est positionné cet ensemble. La régulation peut par exemple consister en un thermostat d'ambiance. La nappe le répartiteur sont ensuite recouverts d'un film de polyanne puis d'une dalle en béton et au-dessus de laquelle peuvent par exemple être placés du carrelage, une moquette ou tout autre revêtement. Le film de polyanne et la dalle de béton sont présentés nettement au-dessus de la nappe 53 pour une simple question visibilité de cette dernière ; en réalité, la nappe 53 et les répartiteurs d'énergie électrique 33 recouverts par le film de polyanne 55 sont recouverts par la dalle 56. II est bien evident que l'application d'un répartiteur d'énergie électrique selon l'invention ne se limite pas à celles d'un dispositif de chauffage ou d'un four. On peut par exemple citer l'application à la simulation d'une silhouette thermique infrarouge ou à une mire. REVENDICATIONS 1 Répartiteur linéaire d'énergie électrique composé de deux mâchoires rigides (10 ; 13) disposees en regard l'une de l'autre et doublées sur leurs faces en regard avec un matériau (16 ; 17) électriquement conducteur et déformable et des moyens (9) aptes à appliquer une pression mécanique sur au moins l'une des mâchoires et en direction de l'autre. 2 Répartiteur linéaire d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle comporte lesdits moyens (9) aptes à appliquer une pression mécanique comportent des moyens (14) de réglage de la pression mécanique. 3 Répartiteur linéaire d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce les mâchoires (10 ; 13) sont constituées par des plaques. 4 Répartiteur lineaire d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce et le matériau (16 ; 17) électriquement conducteur constitué par des boudins de carbone. 5 Répartiteur lineaire d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce et le matériau (16 ; 17) électriquement conducteur constitué par une tresse métallique. 6 Répartiteur lineaire d'énergie selon la revendication 5, caractérisé que la tresse métallique a une section de forme ovale ou carrée, ou, carrée rectangulaire avec deux cotés opposés de forme semi-circulaire. 7 Dispositif de chauffage comportant une nappe de tissu chargé en carbone (15) dont deux extrémités sont enserrées dans un répartiteur linéaire d'énergie composé de deux mâchoires rigides doublées sur leurs faces en regard avec matériau électriquement conducteur et déformable et des moyens aptes à appliquer une pression mécanique sur au moins l'une des mâchoires et en direction de l'autre, le materiau électriquement conducteur est constitué par une tresse métallique des boudins de carbone. 8 Four industriel comportant des parois délimitant un volume intérieur dans lequel placé au moins une nappe de tissu chargé en carbone dont deux extrémites sont enserrées, à l'intérieur ou à l'extérieur du four, dans un répartiteur linéaire d'énergie électrique composé de deux mâchoires rigides doublées sur leurs faces en regard avec un matériau électriquement conducteur et déformable moyens aptes à appliquer une pression mécanique sur au moins l'une des mâchoires et en direction de l'autre, le matériau électriquement conducteur constitué par une tresse métallique ou des boudins de carbone. 9 Four selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à inerter ledit volume intérieur. 10 Four selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens aptes a inerter ledit volume interne comporte une réserve d'azote sous pression.