FR2802627A1

FR2802627A1 - Dispatcher of electrical energy for industrial or domestic heating is made of two jaws facing each other and covered with a conductive material, a pressure force being applicable to one of the jaws

Info

Publication number: FR2802627A1
Application number: FR9915913A
Authority: FR
Inventors: Denis Belleville
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2001-06-22
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: FR2802627B1

Abstract

Dispatcher is made of two jaws (10,13) facing each other and covered with a conductive material (16,17). The jaws are each mounted on rods (11,12) which are movable in order to control the pressure force applied to the jaws. Independent claims are also included for the heating system and the oven containing the heating system, which uses the dispatcher.

Description

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. The present invention relates to a linear distributor of electrical energy in particular for domestic or industrial electric heating, the heating element consisting of a panel comprising a sheet of fabric loaded with carbon.

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. The application of technical fabrics loaded with carbon for heating purposes is not recent but is limited to low powers (200W / m2). The state of the art described in patent FR91 12025 relating to floor heating by a low temperature process shows a resin / coated fabric connection terminated by a copper braid to ensure the electrical connection. However, the resin charged with metallic particles has an ohmic resistance which, along its course, raises the temperature of the self in accordance with Joule's law. By conduction and diffusion of the parasitic temperature in the constituent elements of the ground, the risk local deterioration is not very probable. Rightly hot plates are reduced in size (1.65m x 1.35m) and supplied with 48V, a current of OA / ml seems to be the limit of the 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. Tests have been carried out with technical fabrics loaded with carbon particles placed on a flat surface such as a plywood plate for mechanical support and electrical insulation. On each of the two opposite edges is arranged a conductive bar of rectangular section compatible with the current to be circulated (current density) and of length greater than the dimension of said plate in order to make the connection to an electrical source. The tablecloth and the fabric are in contact. A rigid element such as an angle screwed or held by clamps applies the bar to the fabric to ensure electrical contact. However, we note that beyond 35A per linear meter fire points can occur.

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. The use of single-strand or multi-strand wire brought into contact with the fabric and immobilized with a multitude of staples planted in a wooden plate allows, without insurance, the passage of electrical energy. Fire points appear for current densities significantly below 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. We also know the use of a copper bar, of large section around which are wound three or four turns made with a width of technical fabric loaded with carbon. Such a system presents risks for intensities of the order of 120A / ml. The problem is treated by an increase in the voltage (1500V) which for reasons of electrical isolation is not a satisfactory solution either.

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. Furthermore, seat heating described in patent WO97 / 31 also remains limited to low powers and the transfer losses are real but insignificant because of this low power demanded.

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. None of the systems described above can be used to electrically heat an industrial oven. Indeed, current densities of the order of several hundred amperes per linear meter must be reached to ensure a temperature of the order of 2500 C, and none of the said systems can generate such an intensity without igniting or requiring a very important voltage.

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. The object of the invention and to provide a device allowing, without any risk of fire with a relatively small potential difference, generate a high thermal power and sufficient to be usable in an industrial oven.

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. The solution provided is a linear distributor of electrical energy composed of two rigid jaws arranged opposite one another and doubled on their opposite faces with an electrically conductive and deformable material and means capable of applying mechanical pressure to at least one of the jaws and towards the other.

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. When an electrically conductive fabric is inserted between the electrically conductive and deformable materials lining said walls, the application of said mechanical pressure then exerts forces on each of the electrically conductive and deformable materials which then deform.

Selon une caractéristique particulière lesdits moyens comportent moyens de réglage de la pression mécanique. According to a particular characteristic, said means comprise means for adjusting the mechanical pressure.

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. According to another characteristic, the jaws are formed by plates and the electrically conductive material consists of a metal braid or carbon rods. According to an additional characteristic, the metal braid has a section of oval, square, rectangular or square or rectangular shape with two sides. opposite semi-circular shape.

Selon une autre caractéristique, la tresse est constituée par tresse de cuivre. According to another characteristic, the braid is constituted by copper braid.

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. The subject of the invention is also a heating device comprising a sheet of fabric loaded with carbon, two ends of which are enclosed in a linear energy distributor composed of two rigid jaws doubled with their opposite faces with an electrically conductive and deformable material and means capable of applying mechanical pressure to at least one of the jaws and in the direction of the other, the electrically conductive material consists of a metallic braid or carbon strands.

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. The invention also relates to an industrial oven comprising walls defining an interior volume in which is placed at least one sheet of fabric loaded with carbon, two ends of which are enclosed, inside or outside the oven, in a linear distributor of electrical energy composed of two rigid jaws lined on their opposite faces with an electrically conductive and deformable material and means capable of applying mechanical pressure on at least one of the jaws and in the direction of the other, the material electrically conductive consists of a metal braid or carbon strands, this oven possibly comprising means capable of inerting said internal volume.

Selon caractéristique particulière, les moyens aptes à inerter ledit volume interne comporte une réserve d'azote sous pression. According to a particular characteristic, the means capable of inerting said internal volume comprises a reserve of nitrogen under pressure.

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. Other advantages and characteristics will appear in the description of particular embodiments of the invention with regard to the appended figures among which - FIG. 1 shows an oven according to an embodiment of the invention, - FIG. 2 shows a distributor linear electrical energy according to the invention, - Figure 3 shows an industrial heater according to the invention. Figure 1 shows a particular embodiment of the invention in which linear energy distributors according to the invention are shown.

mode de réalisation consiste en un four industriel 30, comportant des parois formant un parallélépipède et délimitant un volume interne destiné à être chauffé. embodiment consists of an industrial oven 30, comprising walls forming a parallelepiped and delimiting an internal volume intended to be heated.

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. support 31 not integral with the oven and in the general shape of A supports two rolls of electrically conductive fabric loaded with carbon. It is placed near a face 28 of the oven. A linear electrical energy distributor 33 is placed in the immediate vicinity of each of the rollers 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. face 28 of the oven has slots through which the unwound fabric can be introduced inside the oven. The opposite wall 27 of the oven itself has slots through which the fabric comes out of the oven before being placed between the jaws of electrical energy distributor 33 'fixed on a support 35 which in this embodiment is independent of the surfaces of the oven but placed close to one of them, namely the surface 27. Said slots include a material insulating their periphery in order to avoid energy losses. In addition, electrical energy distributors 33 are electrically isolated from the oven itself, their support 31 or 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. In addition, means 36 for generating a potential difference between each pair of energy distributors 33 and 33 ′ and for regulating the temperature of the gases inside the oven are associated with the oven. inerting means 34 of the interior volume are positioned near the furnace, these means mainly comprising a reserve of nitrogen under pressure and extractor of the air contained in the internal volume of the furnace.

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. FIG. 2 shows a diagram of the energy distributors according to the invention. Each of the energy distributors 33 is constituted by a longitudinal lower jaw 10 and a longitudinal upper jaw 13, arranged opposite one another, these jaws being rigid and lined on their opposite face with an electrically conductive material and deformable, respectively 16 and distributor 33 further comprises means 9 capable of applying mechanical pressure to at least one of the jaws, in this case the upper jaw 13. This mechanical pressure ensures on the one hand an almost lossless transfer thermal energy between the distributor and the fabric 15 and secondly the immobilization of the fabric 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. means 9 consist of a series of deformable parallelograms coupled to the two jaws and allowing regular tightening and immobilization of the tissue and the two jaws facing each other.

Le parallélogramme déformable permet l'écartement des mâchoires afin de procéder à l'échange du tissu sans perte de temps. The deformable parallelogram allows the spacing of the jaws in order to exchange the tissue without wasting time.

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. These means 9 could also be constituted by a series of screw-nut system by any other suitable means. Moreover, tests carried out with a 230V single-phase network -50Hz -100kVA with conductors made up of two copper braids of unit section 50m M2 and length 1.15m. The jaws consisted of 4mm thick steel sheets and six screw-nut elements exerted pressure evenly distributed over the length of the braid. The fabric being constituted by a double layer of fabric loaded with carbon. No temperature rise was noted at the braid / fabric contacts.

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. More particularly, each of the parallelograms consists of the jaw 10 on which a lever 11 is fixed, comprising a lever arm as well as a locking handle 8 articulated on the lever 11 and on the lever arm. The upper jaw of the distributor is secured to the lever arm 12 of the means 14 for adjusting the spacing between said plate and said arm therefore finally for adjusting the mechanical pressure exerted by the jaws on said electrically conductive and deformable materials.

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. The electrically conductive and deformable materials, respectively 16 and 17, consist of carbon rods of circular section when subjected to no pressure and of rectangular section with two opposite sides of semi-circular shape when they are subjected to the pressure of the parallelograms. could also consist of metal braids, for example copper section of oval, square, or square or rectangular shape with two opposite sides of semi-circular shape. These conductive materials can, under the conditions of the invention, convey intensities (8A / mm ') per conductor, ie 16A / mm' per pair of conductors. Intensities of 400A can therefore be reached and a temperature inside the oven of the order of 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. Without an inert atmosphere inside the oven and in the presence of oxygen, the fabric can ignite at temperatures of the order of 600 C. The maximum oven temperatures cannot in this case exceed approximately 550 C.

La figure montre un second exemple de réalisation de l'invention dans cadre du chauffage d'une maison. The figure shows a second embodiment of the invention in the context of heating a house.

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. On the floor slab 50 of a house is placed a layer 51 of non-flammable insulating material and above which is placed a polyane film and then a sheet of conductive fabric based on carbon of rectangular shape at the ends which are placed a linear energy distributor 33, each of the two distributors being connected to means 54 capable on the one hand of generating between the two distributors a potential difference, for example of the order of and on the other hand regulating the temperature at l interior of the room in the house in which this set is positioned. The regulation can for example consist of a room thermostat.

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. The distributor sheet is then covered with a polyane film and then with a concrete slab and above which can for example be placed tiling, carpet or any other covering. The polyane film and the concrete slab are presented clearly above the sheet 53 for a simple question of visibility of the latter; in reality, the sheet 53 and the electrical energy distributors 33 covered by the polyane film 55 are covered by the slab 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.It is obvious that the application of an electrical energy distributor according to the invention is not limited to those of a heating device or an oven. We can for example cite the application to the simulation of an infrared thermal silhouette or to a test pattern.

Claims

CLAIMS 1 Linear distributor of electrical energy composed of two rigid jaws (10; 13) arranged facing one another and lined on their facing faces with an electrically conductive and deformable material (16; 17) and means (9) capable of applying mechanical pressure to at least one of the jaws and towards the other. 2 linear energy distributor according to claim 1, characterized in that it comprises said means (9) capable of applying mechanical pressure comprise means (14) for adjusting the mechanical pressure. 3 linear energy distributor according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the jaws (10; 13) are constituted by plates. 4 linear energy distributor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that and the electrically conductive material (16; 17) consisting of carbon rods. 5 linear energy distributor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that and the electrically conductive material (16; 17) consisting of a metal braid. 6 linear energy distributor according to claim 5, characterized in that the metal braid has a section of oval or square shape, or, rectangular square with two opposite sides of semi-circular shape. 7 Heating device comprising a sheet of fabric loaded with carbon (15), two ends of which are enclosed in a linear energy distributor composed of two rigid jaws doubled on their opposite faces with electrically conductive and deformable material and means capable of applying mechanical pressure on at least one of the jaws and in the direction of the other, the electrically conductive material consists of a metal braid of carbon strands. 8 Industrial oven with walls defining an interior volume in which at least one sheet of carbon-laden fabric is placed, two ends of which are enclosed, inside or outside the oven, in a linear distributor of electrical energy composed of two rigid jaws doubled on their opposite faces with an electrically conductive and deformable material means capable of applying mechanical pressure on at least one of the jaws and in the direction of the other, the electrically conductive material constituted by a metallic braid or carbon rods. 9 Oven according to claim 8, characterized in that it comprises means capable of inerting said interior volume. 10 Oven according to claim 9, characterized in that the means capable of inerting said internal volume comprises a reserve of nitrogen under pressure.