FR2762747A1

FR2762747A1 - Cable chauffant a isolation perfectionnee

Info

Publication number: FR2762747A1
Application number: FR9705314A
Authority: FR
Inventors: Jacques Boutin
Original assignee: MEIA
Current assignee: MEIA
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 1998-10-30

Abstract

La présente invention concerne un câble électrique chauffant (31) constitué d'au moins deux fils conducteurs (2 et 3) d'alimentation électrique sensiblement parallèles l'un (2) par rapport à l'autre (3), les conducteurs (2, 3) étant noyés dans un isolant primaire (4) sur lequel est enroulé un fil chauffant (5) qui relie électriquement en pont au niveau d'encoches espacées lesdits conducteurs (2 et 3), l'ensemble étant recouvert d'une gaine isolante extérieure.Le câble (31) est c ractérisé par le fait qu'au moins un film (12 ou 22) isolant et résistant à la chaleur est interposé entre l'isolant primaire (4) et la gaine isolante extérieure (6).L'invention trouve une application préférentielle dans la fabrication des câbles chauffants dits " à puissance constante ".

Description

La présente invention concerne une variante de construction des câbles chauffants.

De manière générale, il s'agit de câbles appelés "à puissance constante". Ce type de câble est constitué de deux fils porteurs d'alimentation en cuivre, éventuellement étamé ou nickelé.

L' état de la technique peut être défini par le document
FR-A-2 652 477 qui propose un câble électrique chauffant comprenant au moins deux fils d'électrode collecteurs parallèles entre eux. Les électrodes sont reliées électriquement en pont en des emplacements espacés grâce à un fil de chauffage ayant une plus grande résistance électrique que lesdites électrodes. Le fil de chauffage est fabriqué dans un métal ayant un coefficient de température positif élevé et une forte résistivité.

Dans un mode particulier de réalisation, ce câble électrique comporte, entre le fil de chauffage et une couche supplémentaire de matériau isolant située à l'extérieur, une couche isolante de fibre de verre. Cette couche est utilisée car elle est aisée à mettre en place et elle permet au câble d'être flexible tout en protégeant le fil de résistance contre toute rupture.

La couche supplémentaire de fibre de verre qui est ajoutée a une fonction d'isolation classique, à savoir l'isolation du câble avec le fil de chauffage par rapport à l'extérieur, plus quelques autres fonctions comme la facilité de fabrication et la flexibilité du câble ainsi équipé.

Le document Fr-A-2 533 101 a pour objet un câble de chauffage électrique flexible à découper en longueur comprenant des torons d'alimentation isolés et un ou plusieurs conducteurs de chauffage, lesquels sont en contact électrique avec les conducteurs des torons d'alimentation en des emplacements opposés, espacés sur la longueur, directement ou par l'intermédiaire de ponts de contact et qui forment, entre les emplacements de contact successifs, alternativement sur un toron d'alimentation et sur l'autre, des zones de chauffage de puissance définie, câble de chauffage caractérisé en ce qu'il comporte, en plus des torons d'alimentation au moins un autre toron, tous les torons étant disposés directement les uns à côté des autres dans un même plan, ou bien étant câblés les uns avec les autres et les conducteurs de chauffage entourant les torons individuellement en forme de boucles ou étant disposés en forme d'enroulements autour de l'ensemble câblé et, au moins dans ce dernier cas, les conducteurs de chauffage étant reliés de manière mécaniquement rigide dans la zone des emplacements de contact avec le conducteur électrique non isolé dans cette zone par l'intermédiaire d'une couche métallique. Il comporte, entre l'isolant et l'enveloppe extérieure, des cordons ou fils textiles qui assurent le maintien groupé des torons tout en les protégeant.

Cette couche supplémentaire assure donc le bon positionnement des torons et du fil chauffant. II n'y a aucune fonction d'isolation.

Enfin, le document WO-A-90/03091 a trait à un ruban de chauffe parallèle comprenant des encoches longitudinales dans lesquelles sont agencés des éléments compensateurs qui remplissent au moins presque tout l'espace entre les conducteurs de raccordement et l'isolation extérieure. Dans ce cas, la couche rapportée est présente entre les gaines isolantes des conducteurs et le fil chauffant. II s'agit d'un simple compensateur mécanique qui s'adapte aux différentes formes.

Pourtant, tous ces câbles doivent subir des conditions très spéciales, à savoir une température interne très supérieure à la température extérieure ou atmosphérique. On utilise pour cela des matériaux isolants, qui sont le plus souvent des résines fluorées et des compounds silicones.

Les résines fluorées (genre Téflon) peuvent supporter des températures jusqu'à 260"C.

Les compounds silicone peuvent supporter jusqu'à 250"C.

On peut également utiliser des polyimides (genre kapton) qui peuvent supporter 400"C.

Pourtant, quelle que soit la nature de l'isolant (résine fluorée ou compound silicone) utilisée pour l'isolation primaire ou la gaine extérieure, il y a de nombreux problèmes.

Lorsque l'isolation primaire et la gaine extérieure sont en résine fluorée, les dilatations différentielles entre cette résine et le fil chauffant créent des tensions mécaniques sur ce fil et provoquent sa rupture. II suffit évidemment d'un seul point de rupture pour que le module entier soit désactivé.

Lorsque l'isolation primaire et la gaine sont en compound silicone, ce compound silicone est un produit souple et "mou" qui absorbe les contraintes liées aux dilatations ; mais, la gaine ne présente pas de tenue mécanique suffisante pour des applications où le câble peut être exposé à des chocs ou à des contacts avec des arêtes vives.

Enfin, lorsque l'isolation primaire est en compound silicone et la gaine extérieure est en résine fluorée, les problèmes ci-dessus exposés sont résolus mais un autre phénomène apparaît. Contrairement au compound silicone qui respire", la gaine en résine fluorée est d'une étanchéité absolue.

Lorsque l'isolation primaire, en silicone, est portée à une température élevée (200"C ou supérieure), le compound libère des produits volatiles résiduels qui ne peuvent s'échapper et qui se concentrent en un point, ce qui peut créer un amorçage électrique entre deux spires consécutives du fil résistant. Cet amorçage peut perforer la gaine rendant la totalité du circuit inopérant par disjonction.

La présente invention propose de résoudre l'ensemble de ces problèmes en insérant, entre l'isolation primaire et la gaine extérieure, au moins un film isolant les deux éléments des influences néfastes et réciproques qu'ils peuvent avoir.

A cet effet, I'invention concerne un câble électrique chauffant constitué d'au moins deux fils conducteurs d'alimentation électrique sensiblement parallèles l'un par rapport à l'autre, les conducteurs étant noyés dans un isolant primaire sur lequel est enroulé un fil chauffant qui relie électriquement en pont au niveau d'encoches espacées lesdits conducteurs, I'ensemble étant recouvert d'une gaine isolante extérieure caractérisé par le fait qu'au moins un film isolant et résistant à la chaleur est interposé entre l'isolant primaire et la gaine isolante extérieure.

Le film isolant et résistant à la chaleur est interposé entre l'isolant primaire et le fil chauffant.

Le film isolant et résistant à la chaleur est interposé entre le fil chauffant et la gaine isolante extérieure.

Chaque film est d'une épaisseur comprise entre 1 micron et quelques centièmes de millimètre.

Chaque film est en résine fluorée telle que le polytétrafluoréthylène.

Chaque film est en polyimide.

Le contact électrique au niveau des encoches est amélioré au moyen de soudure, de brasure tendre et/ou de compound électriquement conducteur.

Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. Ils représentent trois modes de réalisation préférés selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention.

La figure 1 représente une vue en perspective d'un câble partiellement dénudé selon l'état de la technique.

La figure 2 représente une vue en perspective d'un câble partiellement dénudé selon un premier mode de réalisation de l'invention.

La figure 3 représente une vue en perspective d'un câble partiellement dénudé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Enfin, la figure 4 représente une vue en perspective d'un câble partiellement dénudé selon un troisième mode de réalisation de l'invention.

Sur l'ensemble des figures, quatre différents types de câbles électriques chauffants 1, 11, 21 et 31 sont représentés.

Sur la figure 1, le câble électrique chauffant 1 représente l'état de la technique le plus courant.

II comporte essentieliement un premier fil conducteur 2 qui comporte parallèlement un second fil conducteur 3, I'ensemble des fils conducteurs 2 et 3 étant noyé dans un isolant primaire 4.

De manière non limitative, les fils conducteurs 2 et 3 peuvent être constitués par des torons 9.

Sur cet isolant primaire 4 est enroulé, avec des espaces constants entre chaque spire, un fil chauffant 5.

Celui-ci, par l'intermédiaire d'encoches prévues au niveau de l'isolant 4, mais non représentées sur les figures, permet le contact entre le fil chauffant 5 et les conducteurs 2 et 3.

Ceci permet une alimentation électrique du fil chauffant 5 qui est fabriqué dans un alliage ou matériau ayant une forte résistivité comme par exemple un alliage nickel-chrome.

II y aura donc un échauffement beaucoup plus important du fil chauffant 5 par rapport aux conducteurs 2 et 3.

Enfin, sur cette figure 1, le fil chauffant 5, qui entoure l'isolant primaire 4, est également recouvert d'une gaine isolante extérieure 6.

Selon la figure 2, un premier mode de réalisation de la présente invention est représenté.

II s'agit des mêmes constituants que ceux présentés à la figure 1 mais également que ceux des figures 3 et 4, I'ensemble de ces constituants communs ayant les mêmes références.

La seule différence réside dans la présence entre le fil chauffant 5 et l'isolant primaire 4 d'un film isolant et résistant 12 qui donne au câble électrique chauffant 11 des propriétés qui résolvent les problèmes de l'état de la technique, à savoir l'isolation des deux éléments isolants du câble 11, c'est-à-dire,
L'isolant primaire 4 et la gaine isolante extérieure 6.

Ce film 12 n'a donc pas de rôle d'isolation par rapport à l'extérieur mais uniquement un rôle d'isolation interne.

Selon la figure 3, un second mode de réalisation consiste à reprendre l'état de la technique de la figure 1 et à adjoindre un film isolant 22 qui est inséré entre le fil chauffant 5 et la gaine isolante extérieure 6.

Enfin, la figure 4 représente une combinaison des deux premiers modes de réalisation des figures 2 et 3, pour constituer le troisième mode de réalisation où le câble électrique chauffant 31 comporte en son sein deux films isolants 12 et 22, les films isolants 12 et 22 prenant en sandwich le fil chauffant 5.

Bien entendu, quel que soit le mode de réalisation, les films isolants et résistants à la chaleur 12 et 22 permettent d'éviter des altérations nocives qui peuvent apparaître entre l'isolant primaire 4 et la gaine isolante extérieure 6.

Lors du guipage, ce fil 5 entre en contact électrique avec l'un puis l'autre des conducteurs 2 et 3 au niveau d'encoches prévues à cet effet mais non représentées.

Le raccordement dudit fil chauffant 5 aux conducteurs d'alimentation 2 et 3 est réalisé par enlèvement de l'isolation primaire ou encoches sur une longueur de un centimètre environ, par mise à nu alternativement de chacun desdits conducteurs 2 et 3 à ces endroits.

Le fil chauffant 5 se trouve alors alimenté électriquement et présente des zones de chauffe successives ou modules.

Le contact électrique au niveau des encoches peut être amélioré au moyen de soudure, brasure tendre ou dépôt d'un compound électriquement conducteur.

Le tout est recouvert de la gaine isolante 6 résistant à la chaleur.

Ce type de câble 11, 21 ou 31 peut être alimenté sous toute tension de 6 à 600 volts.

La puissance délivrée par unité de longueur est définie à l'avance et en fonction de la tension appliquée, on détermine, par l'intermédiaire de la loi d'Ohm, la résistance ohmique de chaque module et par la suite la nature et la dimension du fil résistif chauffant 5.

L'invention consiste donc à interposer au moins un film 12 ou 22 isolant et résistant à la chaleur entre l'isolation primaire 4 et la gaine isolante extérieure 6.

L'épaisseur de ce film peut varier entre quelques microns ou quelques centièmes de millimètres.

Cette épaisseur doit être suffisamment faible pour ne pas altérer la souplesse du câble électrique 11, 21 ou 31, permettant ainsi les dilatations différentielles des constituants en présence.

II est également possible de prévoir un deuxième ruban placé sur le guipage du fil chauffant entre le fil chauffant 5 et la gaine isolante 6 pour permettre audit fil chauffant 5 de se dilater plus librement lorsqu'il s'échauffe.

Ce film 12 ou 22 empêche le fil chauffant 5 de pénétrer dans le compound silicone lors de son guipage et ainsi permet d'éviter un échauffement intempestif de ce fil 5.

En effet, le compound silicone est un isolant thermique et lorsque le fil chauffant 5 pénètre dans ce compound, il se trouve "calorifugé" sur une grande partie de son périmètre.

Libérant mal les calories qu'il émet, il échauffe le compound silicone qui est à son contact, ce qui libère les produits volatiles évoqués ci-dessus.

Au cas où il y aurait malgré tout un dégagement de produits volatiles, ceux-ci seraient emprisonnés sous le film 12 ne pouvant entraîner l'amorçage au niveau du fil chauffant 5.

Le film peut être réalisé en polytétrafluoréthylène, désigné communément par les lettres PTFE, ce qui constitue une résine fluorée, mais également en polyimide et d'une manière générale en tout matériau isolant électrique de faible épaisseur et qui résiste à la chaleur.

Claims

REVENDICATIONS

1. Câble électrique chauffant (11, 21 ou 31) constitué d'au moins deux fils conducteurs (2 et 3) d'alimentation électrique sensiblement parallèles l'un (2) par rapport à l'autre (3), les conducteurs (2 et 3) étant noyés dans un isolant primaire (4) sur lequel est enroulé un fil chauffant (5 ) qui relie électriquement en pont au niveau d'encoches espacées lesdits conducteurs (2 et 3), I'ensemble étant recouvert d'une gaine isolante extérieure caractérisé par le fait qu'au moins un film (12 ou 22) isolant et résistant à la chaleur est interposé entre l'isolant primaire (4) et la gaine isolante extérieure (6).

2. Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le film (12) isolant et résistant à la chaleur est interposé entre l'isolant primaire (4) et le fil chauffant (5).

3. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le film (22) isolant et résistant à la chaleur est interposé entre le fil chauffant (5) et la gaine isolante extérieure (6).

4. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque film (12 ou 22) est d'une épaisseur comprise entre 1 micron et quelques centièmes de millimètre.

5. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque film (12 ou 22) est en résine fluorée telle que le polytétrafluoréthylène.

6. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque film (12 ou 22) est en polyimide.

7. Câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le contact électrique au niveau des encoches est amélioré au moyen de soudure, de brasure tendre et/ou de compound électriquement conducteur.