Procédé de fabrication d'un ruban électrique chauffant et ruban électrique chauffant obtenu par ce procédé La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un ruban électrique chauffant et un ruban électrique chauffant obtenu par ce procédé.
Les rubans électriques chauffants, qui sont bien connus, consistent généralement en des résistances en fils métalliques relativement fins montés en zigzag sur un support textile ou autre de façon que le pas sage du courant électrique dans l'élément chauffant provoque un dégagement de chaleur pratiquement sur toute la surface du ruban. Ces rubans chauffants connus présentent certains inconvénients et sont sou mis à certaines limitations.
En premier lieu, les fils métalliques sont relativement fins et sont par con séquent fragiles et sujets à se casser ou à s'arracher, accidents susceptibles d'abîmer le ruban chauffant.
D'autre part, du fait que les fils métalliques sont relativement fins, la chaleur ne peut pas se dégager uniformément tout le long du ruban et l'on ne peut obtenir un certain degré d'uniformité de dégagement et d'échange de chaleur qu'en distribuant le fil métal lique dans le ruban.
L'emploi de fils métalliques relativement fins impose également une sévère limitation de la lon gueur des rubans et de la quantité totale d'énergie électrique qui peut être transformée en énergie calo rique. Les rubans chauffants usuels sont générale ment limités quant à la température qu'ils peuvent atteindre, à cause de la tendance qu'a l'isolation composée généralement de quartz, d'amiante ou de verre résistant aux températures élevées à se désagré ger, à tomber en miettes ou à se détériorer de quel qu'autre façon lorsque le ruban atteint des tempéra tures extrêmement élevées.
On connaît aussi des rubans chauffants qui sont flexibles, mais leur fabrication nécessite l'emploi de tissus ou de matières textiles tricotées, tissées ou très- sées. Ceci impose de nouvelles limitations à la tempé rature maximum d'utilisation et exige que le ruban chauffant soit protégé contre les surcharges. Les rubans flexibles connus peuvent être rendus imper méables à l'eau par application à leur enveloppe d'une matière imperméabilisante mais ceci impose de nouveau des limites encore plus basses à la tempéra ture d'utilisation des rubans chauffants.
La présente invention vise à fournir un ruban chauffant ne présentant pas les inconvénients susmen tionnés et n'imposant pas des limitations aussi sévères.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on entoure un élément chauffant en forme de ruban d'au moins une enveloppe en matière textile isolant de l'électricité, en ce qu'on. dispose un man chop tubulaire métallique autour de l'enveloppe textile et en ce qu'on aplatit ledit manchon métallique sur l'enveloppe.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution du ruban chauffant selon l'invention et montre un exemple de mise en aeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective illustrant une utilisation de rubans chauffants tels que celui cons tituant la première forme d'exécution du ruban selon l'invention.
La fig. 2 est une vue à échelle agrandie de cette première forme d'exécution, une partie seulement de la gaine extérieure étant coupée pour montrer la construction interne.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la fig. 2. La fig. 5 montre la même forme d'exécution du ruban chauffant suivant la présente invention, mon tée contre la paroi d'un four, d'un tunnel ou d'un autre contenant, en vue de lui fournir de la chaleur.
La fig. 6 est une vue en perspective montrant une installation au moyen de laquelle une feuille de matière isolant de l'électricité peut être appliquée à un élément chauffant en forme de ruban.
La fig. 7 est une vue en perspective illustrant le façonnement préliminaire du manchon métallique extérieur qui est destiné à être monté autour de l'élé ment chauffant de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en perspective illustrant l'in sertion d'un élément chauffant en forme de ruban revêtu d'une feuille de matière isolant dé l'électricité dans le manchon métallique extérieur préalablement façonné de la fig. 7.
La fig. 9 est une autre vue en perspective mon trant comment le manchon extérieur métallique est comprimé autour de l'élément chauffant isolé en forme de ruban.
La fig. 10 est une vue partielle d'une autre forme d'exécution du ruban chauffant suivant l'invention dans laquelle la, matière isolant de l'électricité qui entoure l'élément chauffant contient des fils ou fila ments renforcés par des fils métalliques.
La fig. 11 représente une autre forme d'exécution du ruban chauffant suivant l'invention et la fig. 12 est une coupe suivant la ligne 12-12 de la fig. 11.
La fig. 1 représente un tuyau ou conduit 10 que l'on désire maintenir à une température déterminée. A cet effet, on monte sur la surface extérieure dudit conduit plusieurs rubans chauffants 12 disposés parallèlement à son axe. Ces corps de chauffe seront normalement fixés au tuyau pour qu'ils réalisent avec ce dernier un bon contact thermique et l'on dispose ensuite une isolation autour de l'ensemble pour éviter autant que possible les pertes de chaleur.
Chaque ruban ou bande 12 est muni de bornes 14 à ses extrémités opposées pour pouvoir être ali menté en courant.
Si l'on se reporte aux fig. 2 et 3, on remarque que les bornes 14 sont reliées aux extrémités d'un élé ment chauffant 16 en forme de ruban. Cet élément chauffant en forme de ruban peut être très mince<B>:</B> sa largeur peut aller jusqu'à 7,5-cm environ et son épaisseur peut varier depuis quelques centièmes de millimètre en augmentant.
Les dimensions exactes en largeur et en épaisseur du ruban sont déterminées par la nature de l'utilisa tion du ruban et par le nombre de watts par centimè tre carré qu'il doit développer, en tenant compte du voltage de la source de courant disponible. Ces déter minations peuvent se faire suivant les normes de la pratique courante. Aucune limitation n'est imposée à la longueur de l'élément chauffant en forme de ruban et la bande chauffante peut être confectionnée aussi longue que l'exige chaque cas particulier.
Ceci cons titue une caractéristique du ruban chauffant d'écrit qui le distingue nettement des rubans chauffants usuels dont la longueur et la largeur sont très forte- ment limitées du fait de l'emploi de fils métalliques fins comme résistance de l'élément chauffant. L'élé ment chauffant 16 en forme de ruban est revêtu d'une matière isolant de l'électricité 18, cette isolation est appliquée sous la forme d'une gaine tissée, tressée ou tricotée ou d'une bande enroulée.
L'isolation peut être constituée par une couche unique de matière textile ou par plusieurs couches superposées ; la matière textile consiste généralement en quartz ou en amiante ou en une matière synthétique telle que la fibre connue sous la dénomination commerciale Fiberfrax (marque déposée).
Autour de la matière isolante 18 est disposé un manchon métallique 20 qui s'étend pratiquement sur toute la longueur du ruban chauffant mais qui se ter mine à une certaine distance des bornes de façon à éviter leur court-circuitage.
Les extrémités du ruban chauffant qui sortent du manchon métallique extérieur 20 et les bornes 14 peuvent être enrobées si on le désire mais, en général, les températures auxquelles le ruban décrit est appelé à fonctionner excluent l'emploi de tout matériel de scellement à l'exception des matières céramiques ou similaires.
Comme on le voit aux fig. 3 et 4, le manchon métallique extérieur 20 est aplati contre les côtés de l'élément chauffant isolé en forme de ruban de façon à raccourcir le plus possible le trajet de la chaleur à travers les côtés aplatis du manchon métallique et rendre aussi compact que possible le matériau isolant de l'électricité entre l'élément chauffant en forme de ruban et le manchon métallique extérieur ;
cette dis position assure une bonne transmission de la chaleur de l'élément chauffant au manchon métallique et per met ainsi de faire fonctionner l'élément chauffant à des températures élevées sans qu'il se produise une chute considérable de température entre l'intérieur et l'extérieur du ruban chauffant. On peut par exemple atteindre aisément avec le ruban chauffant décrit des températures supérieures à 1100 Cet comme à de telles températures le matériau isolant tend à tomber en miettes, le manchon métallique extérieur le tient en place, de sorte que le ruban chauffant est assuré d'une vie extrêmement longue, même à ces tempéra tures élevées.
Une des utilisations possibles du ruban chauffant décrit est représentée à la fig. 5 dans laquelle 22 dési gne la paroi d'un contenant tel qu'un four ou la paroi d'un tunnel chauffant. Des taquets 24 fixés à cette paroi portent des barres omnibus 26 entre lesquelles sont tendus des rubans chauffants 28 ; les rubans chauffants peuvent être disposés à n'importe quelle distance les uns des autres et selon n'importe quel dessin propre à assurer à la paroi 22 du contenant l'apport de chaleur désiré.
Pour fabriquer le ruban chauffant décrit, on ex trait d'un rouleau (fig. 6) une longue bande d'élément chauffant 30 que l'on fait passer à travers un poste 32 où elle est revêtue d'une enveloppe 34 soit par tressage, tricotage ou tissage, soit en enroulant le matériau de revêtement autour de l'élément chauffant.
Pour obtenir le manchon métallique, on part d'un tube métallique 36 (voir fis. 7) à paroi relativement mince que l'on fait passer entre des cylindres 38 pour former un élément tubulaire 40 de section générale elliptique. On insère ensuite dans ledit tube 40 l'élé ment chauffant 34 en forme de ruban, préalablement isolé (fis. 8). Après cela, le tube 40 renfermant l'élé ment chauffant isolé 34 passe entre un second jeu de cylindres 42 (fis. 9), ce qui comprime le manchon métallique sur l'élément chauffant.
Le ruban chauf fant peut être fabriqué dans les longueurs désirées et dans ce cas un découpage du manchon métallique n'est pas nécessaire ; il peut être aussi fabriqué en une bande aussi longue que le tube métallique de départ et les extrémités de l'élément chauffant sont alors mises à nu postérieurement. Il est aussi possi ble, lorsqu'on doit obtenir des rubans chauffants tels que celui décrit et d'une longueur considérable, de souder bout à bout des tronçons de tube métallique et d'obtenir ainsi une enveloppe métallique de n'im porte quelle longueur suivant les besoins.
L'élément chauffant en forme de ruban peut être isolé au moyen de fils ou de filaments qui sont eux- mêmes renforcés par des fils métalliques fins qui accroissent la solidité de l'ensemble et tendent aussi à maintenir en place les fibres individuelles qui com posent les fils ou filaments de la matière textile iso lante, ce qui est particulièrement avantageux lorsque le ruban chauffant doit fonctionner à des températu res extrêmement élevées. Les fils métalliques de ren forcement sont tout à fait fins, généralement d'une épaisseur de quelques centièmes de millimètre, de sorte qu'ils sont extrêmement flexibles.
En utilisant pour ces fils de l'acier inoxydable ou des alliages con nus sous les noms de marques déposées Iconel, Nichrom ou Kanthal , on peut les rendre résistants à la corrosion ou à la désagrégation aux températu res élevées.
A la fis. 10, le manchon métallique est désigné par 44, l'élément chauffant en forme de ruban par 46 et l'enveloppe textile ou en tissu par 48 ; cette der nière est composée de filaments ou de fils renforcés par des fils métalliques 50. Ces fils métalliques de renforcement sont entièrement recouverts par les fibres des filaments ou par les fils de matière textile ; ils sont donc assurés contre tout contact avec le man chon métallique extérieur 44 ou avec l'élément chauf fant en forme de ruban 46.
Il est évident qu'on pour rait, si on le désire, avoir plus d'une enveloppe, et que, par exemple, dans la forme d'exécution de la fis. 10, l'enveloppe en matière textile renforcée par des fils métalliques pourrait être montée autour d'une première enveloppe intérieure non renforcée, ce qui donnerait une assurance supplémentaire que les fils métalliques de renforcement ne viendraient pas tou cher l'élément chauffant et permettrait auxdits fils métalliques de renforcement de servir -de supports aux fibres isolantes des deux enveloppes, intérieure et extérieure.
Il est également évident que le ruban chauffant décrit ne doit pas nécessairement fonctionner à des températures extrêmement élevées et qu'il constitue de toute façon une construction avantageuse du fait de sa grande solidité et de sa résistance aux sollicita- tions physiques dans les installations travaillant à des températures relativement basses.
Il présentera tou jours l'avantage d'offrir de vastes surfaces de radia tion de chaleur qui permettront de faire fonctionner l'élément chauffant à des températures inférieures à celles auxquelles fonctionnent, dans les mêmes condi tions, les rubans chauffants usuels munis de résis tances filiformes fines.
Lorsqu'on travaille à basse température, il est possible d'imprégner ou de revêtir de façon étanche au moins les extrémités exposées à l'air de l'enveloppe textile et de l'élément chauffant en forme de ruban au moyen d'une matière plastique telle que du caoutchouc au silicone, de façon à proté ger le ruban chauffant tout .entier contre les influen ces atmosphériques et à en rendre ainsi possible l'uti lisation dans des endroits exposés où des éléments chauffants pourvus d'un corps textile ne résisteraient pas suffisamment.
De façon analogue aux fils métalliques fins qui renforcent les fibres de matière isolant de l'électricité, le manchon métallique extérieur, en particulier lors qu'il doit être employé pour un ruban destiné à tra vailler à haute température, peut avantageusement être fabriqué en matière résistant à la chaleur et à la corrosion telle que par exemple l'acier inoxydable, l'Iconel, le Nichrome ou le Kanthal (marques déposées).
Les rubans chauffants qui ont été décrits en détail ci-dessus comprennent un manchon métallique exté rieur à paroi relativement mince, et composé d'une matière suffisamment dépourvue de ductilité pour que les rubans terminés ne présentent qu'une flexibilité réduite. Ce degré de flexibilité est toutefois suffisant pour permettre aux rubans de s'adapter à des formes qui ne s'éloignent pas trop des surfaces planes mais il n'est pas possible d'enrouler ces rubans, sur des tuyaux ou de les plier pour les appliquer à des sur faces présentant un degré de courbure quelque peu prononcé.
On a trouvé toutefois qu'il est possible de cons truire un ruban chauffant semblable à ceux décrits qui soit relativement flexible tout en présentant tous les avantages qu'offre le manchon métallique exté rieur. On arrive à ce résultat en formant le manchon extérieur en une matière relativement ductile et en le façonnant de façon que 1e ruban puisse être plié sans que ses caractéristiques de fonctionnement en soient le moins du monde affectées.
La fis. 11 représente un organe 60 qui peut être un tuyau, une conduite ou un récipient d'une nature quelconque, autour duquel est enroulé un ruban chauffant 62 qui, tout comme les rubans décrits pré- cédemment, comprend un élément chauffant 64 en forme de ruban, une enveloppe intérieure 66 en matière isolante et susceptible d'être renforcée par des fils métalliques, et un manchon métallique exté rieur 68.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 12, le manchon métallique extérieur 68 a une paroi d'une certaine épaisseur par exemple 0,8 mm, et il est façonné<B>de</B> telle façon que ses bords 70 présentent à peu près une forme tubulaire tandis que la partie centrale 72 du manchon métallique est étroitement pressée contre les faces plates de l'élément chauffant 64 en forme de ruban.
Le manchon métallique exté rieur est en aluminium ou en un alliage léger ductile et de ce fait, la forme de la section droite du man chon permet au ruban chauffant de s'enrouler autour de corps cylindriques de diamètres relativement petits. A titre d'exemple, un ruban chauffant présentait, après avoir été aplati, une largeur de 2,5 cm et son manchon d'aluminium avait une épaisseur de paroi de 0,875 mm. Ce ruban était enroulé autour d'un tuyau de 20 cm de diamètre et a été chauffé au rouge sombre (6000 C) pendant plusieurs heures.
On peut employer d'autres matériaux que l'alu minium, par exemple des alliages résistant aux tempé ratures élevées et dûment recuits, qui permettent de porter le ruban chauffant à des températures de régime plus élevées que cela ne serait possible avec l'aluminium.
En utilisant la forme d'exécution des fig. 11 et 12, on conserve les avantages du ruban revêtu de métal tout en y ajoutant l'avantage supplémentaire d'un cer tain degré de flexibilité du ruban chauffant.