FR2967258A1 - Dispositif de detection d'une elevation de temperature - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de détection d'une élévation de température comprenant au moins un élément thermochromique apte à changer irréversiblement de couleur sous l'action d'une élévation de température, ledit élément thermochromique étant destiné à être associé à un ou plusieurs câbles, chaque câble comprenant au moins un élément conducteur entouré par au moins une couche électriquement isolante, caractérisé en ce que ledit élément thermochromique est indépendant du ou des câbles, et est apte à changer de couleur à une température supérieure à la température T de fonctionnement du câble.

Description

1 Dispositif de détection d'une élévation de température La présente invention se rapporte à un dispositif de détection d'une élévation de température dans le domaine de la câblerie.

Elle s'applique typiquement, mais non exclusivement, à des installations de câble dans le domaine industriel des turbines éoliennes, des constructions navales, ou de l'automobile. Le document EP-0 042 285 décrit une composition thermochromique appliquée comme peinture sur une jonction de câble. Cette composition comprend un agent liant et un matériau organique thermochromique. La fixation de la jonction revêtue de cette composition est effectuée par immersion dans de l'eau à 40°C. Cette élévation de température permet en outre au matériau organique thermochromique de la composition de changer irréversiblement de couleur, et ainsi de vérifier que cette jonction a bien été scellée autour du câble. Toutefois, la jonction une fois scellée par élévation de température ne peut être désolidarisée sans endommager le câble lui-même. En outre, le changement irréversible de couleur est uniquement lié au procédé de fixation de la jonction de câble, et ne pourrait permettre de détecter un fonctionnement anormal du câble ou une installation non adaptée au fonctionnement du câble. Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients des techniques de l'art antérieur en proposant notamment un dispositif économique de détection d'une élévation de température relatif à un ou plusieurs câbles, la détection étant fonction de la température de fonctionnement du câble ou d'un ensemble de câbles. La présente invention a pour objet un dispositif de détection d'une élévation de température comprenant au moins un élément thermochromique apte à changer irréversiblement de couleur sous l'action d'une élévation de température, ledit élément thermochromique étant destiné à être associé à un ou plusieurs câbles, chaque câble comprenant au moins un élément conducteur entouré par au moins une couche électriquement isolante, caractérisé en ce que ledit élément thermochromique est indépendant du ou des câbles, et est apte à changer de couleur à une température supérieure à la température T de fonctionnement du câble.

On entend par le terme « indépendant » un élément thermochromique qui peut être séparé du ou des câbles sans causer le moindre dommage aux câbles qui composent le dispositif de détection, et notamment sans causer le moindre dommage à la couche électriquement isolante qui compose chacun desdits câbles.

L'élément thermochromique ne fait donc pas partie intégrante du ou des câbles en tant que tels, permettant ainsi de préserver l'intégrité électrique et mécanique du ou des câbles au sein du dispositif de détection. Plus particulièrement, le ou les câbles avec lesquels l'élément thermochromique est directement en contact gardent l'ensemble de leurs propriétés électriques et mécaniques intactes au sein du dispositif de détection de l'invention. On entend par « câble » un câble électrique, notamment du type câble d'énergie, destiné au transport d'énergie. Plus particulièrement, ce type de câble comprend un ou plusieurs conducteur(s) électrique(s) entouré(s) par au moins une couche d'un matériau polymère ou une couche d'un matériau non polymère comme par exemple un ruban tressé de fibres de verre. Ladite couche est classiquement une couche électriquement isolante en contact avec le ou les conducteur(s). Le câble peut comprendre en outre une gaine de protection entourant un ou plusieurs conducteur(s) électriquement isolé(s).

Grâce à l'invention, l'indépendance de l'élément thermochromique par rapport au(x) câble(s) permet de le fabriquer facilement, sans craindre à ce que l'élément thermochromique ne change de couleur au moment de la réalisation du/des câble(s), notamment lors de l'étape d'extrusion de la couche polymérique électriquement isolante du câble.

La fabrication de l'élément thermochromique se fait donc à une température inférieure à la température à laquelle l'élément thermochromique change de couleur.

La température T de fonctionnement du câble peut être définie par la température supportée par le câble, ladite température étant principalement fonction de la chaleur libérée par effet Joule lorsque le câble est en configuration opérationnelle, et/ou de la température relative à l'environnement du câble. A cette température T, le conducteur comme la couche polymérique isolante du câble (et comme tout autre élément constitutif du câbles) ne subissent sensiblement aucun dommage susceptible d'entraîner des pertes électriques ou d'affecter les propriétés mécaniques du câble.

A titre d'exemple, la température T de fonctionnement du câble est égale à 90°C pour des câbles de type U1000 R2V selon la norme NF C 32-321 ; ou de 70°C pour des câbles de type HO7V-U selon la norme NF C 32-201-3. Parfois la température T de fonctionnement du câble peut atteindre 120°C, voire 145°C pour des câbles industriels isolés en silicone.

Lorsque le câble fonctionne de manière anormale, par exemple lors d'un problème électrique induisant une élévation anormale de la température de fonctionnement du câble et/ou lors d'une élévation anormale de la température relative à l'environnement du câble, la température du câble dépasse ainsi ladite température T : la température du câble devient alors supérieure à la température T supportée par le câble en configuration opérationnelle. Le câble va ainsi être en surchauffe et les éléments constitutifs du câble pourront alors subir les dommages mentionnés ci-avant. Grâce à l'invention, ce fonctionnement anormal du câble sera traduit par un changement de couleur irréversible de l'élément thermochromique, et l'on pourra ainsi facilement identifier de façon visuelle que ce câble devra par exemple être remplacé. Pour des câbles ayant une température T de fonctionnement de 90°C, une température anormale peut aller notamment jusqu'à 145°C. Classiquement, tous les câbles formant le dispositif de détection selon 30 l'invention peuvent être identiques. Dans un premier mode de réalisation, l'élément thermochromique peut être un élément allongé positionné le long du ou des câbles, l'élément thermochromique étant de préférence un jonc thermochromique.

Selon une première variante, ledit jonc thermochromique peut être un jonc polymérique comprenant un matériau polymère et un agent thermochromique. Le jonc polymérique peut être obtenu à partir d'une composition polymérique extrudée comprenant un polymère organique et un agent thermochromique. Plus particulièrement, la composition polymérique comprend uniquement un ou plusieurs polymères organiques et un ou plusieurs agents thermochromiques. A titre d'exemple, la composition polymérique peut comprendre de 80 10 à 99% en poids de polymère(s) organique(s), et de 1% à 20% en poids d'agent(s) thermochromique(s). Le jonc polymérique peut également être obtenu à partir dudit polymère organique extrudé recouvert d'une solution d'un agent thermochromique. 15 Les polymères organiques de l'invention sont bien connus de l'homme du métier et peuvent être typiquement des polymères d'oléfine (polyoléfines) ou, en d'autres termes, des homo- ou des co-polymères d'oléfine, ayant des propriétés thermoplastique et/ou élastomère. De préférence, le polymère d'oléfine est un polymère d'éthylène 20 comme par exemple un polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE), le polyéthylène basse densité (LDPE), le polyéthylène moyenne densité (MDPE), le polyéthylène haute densité (HDPE), les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA), les copolymères d'éthylène et d'acrylate de butyle (EBA), d'acrylate de méthyle (EMA), de 2-hexyléthyl acrylate (2HEA), les 25 copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfines tels que par exemple les polyéthylène-octène (PEO), et les copolymères d'éthylène et de propylène (EPR) tels que par exemple les terpolymères d'éthylène propylène diène (EPDM), ou un de leurs mélanges. La composition polymérique de l'invention peut également comprendre 30 des additifs et/ou des charges bien connus de l'homme du métier, ces additifs et/ou ces charges permettant par exemple d'aider à la mise en oeuvre des polymères organiques, ou d'améliorer leurs propriétés mécaniques, leur réaction au feu, leur stabilité aux UV, leurs propriétés en vieillissement, etc...

Dans ce cas, la composition polymérique peut comprendre de 80 à 990/0 en poids de polymère(s) organique(s) associé(s) à un ou plusieurs additifs et/ou à une ou plusieurs charges, et de 10/0 à 200/0 en poids d'agent(s) thermochromique(s).

De préférence, la composition comprend uniquement un ou plusieurs polymère(s) organique(s), et un ou plusieurs agent(s) thermochromique(s). A titre d'exemple, les agents thermochromiques sont bien connus de l'homme du métier et peuvent être de toute nature sous réserve de satisfaire l'objet de la présente invention.

Par exemple, les agents thermochromiques peuvent être choisis parmi les colorants dits « Leuco dyes », et les polydiacéthyléniques, ou un de leurs mélanges. On appelle « Leuco dye » un pigment dont les molécules peuvent avoir deux formes, l'une étant incolore et l'autre étant colorée. Classiquement la structure moléculaire peut être une spirolactone, comme la « crystal violet lactone » qui passe de l'incolore au bleu intense sous l'action de la température. Les Leuco dyes sont réversibles, ils sont donc classiquement associés à un acide de lewis qui stabilise la forme colorée et rend le changement de couleur irréversible.

Les polyacetylènes, aussi appelés polyethyne, sont des molécules qui changent de couleur par changement de leur configuration moléculaire. Les polyacetylènes ont des changements de couleur irréversibles quand ils sont sous forme de sel de sodium par exemple. Dans cet exemple, la couleur passe irréversiblement du rouge au bleu entre 55 et 65 °C puis réversiblement du bleu au rouge entre 70 et 100°C, puis irréversiblement du rouge au orange au delà de 130°C. On les utilisera de préférence lorsque l'on souhaitera identifier un changement de couleur à une température supérieure à 70°C, de préférence supérieure à 90°C. On peut citer comme agent thermochromique les agents commercialisés par la société Colour-Therm, comme par exemple : - le composé référencé « C » passant de la couleur noire à la couleur rouge lorsque la température est supérieure à 90°C, ou - le composé référencé « CT 115 » passant de la couleur rose à la couleur violette lorsque la température est supérieure à 120°C. Selon une seconde variante, ledit jonc thermochromique peut être un jonc textile ou un jonc fibreux associé à un agent thermochromique.

L'association de l'agent thermochromique au jonc textile ou fibreux peut se faire par application d'une solution contenant l'agent thermochromique sur la surface du jonc, ou par imprégnation du jonc dans une solution contenant l'agent thermochromique. Dans un deuxième mode de réalisation, l'élément thermochromique 10 peut être un élément entourant le ou les câbles, tel que par exemple un collier de serrage. Ledit élément thermochromique est de préférence obtenu à partir d'une composition polymérique telle que définie ci-avant, la composition polymérique étant dans ce cas moulée et non pas extrudée. Il peut également 15 être obtenu à partir d'un polymère organique recouvert d'une solution d'un agent thermochromique telle que définie ci-avant, le polymère organique étant dans ce cas moulé et non pas extrudé. De façon plus générale, l'élément thermochromique de l'invention peut ainsi être obtenu à partir d'une composition comprenant un polymère 20 organique et un agent thermochromique. Il peut également être obtenu à partir d'un élément comprenant un support recouvert d'une solution thermochromique, le support pouvant être par un polymère organique extrudé ou moulé, un jonc textile, ou un jonc fibreux. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 25 apparaîtront à la lumière des exemples qui vont suivre en référence aux figures annotées, lesdits exemples et figures étant donnés à titre illustratif et nullement limitatif. La figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif de détection selon l'invention comprenant un élément thermochromique du type 30 jonc extrudé. La figure 2 représente une vue en perspective d'un dispositif de détection selon l'invention comprenant un élément thermochromique du type collier de serrage.

Pour des raisons de clarté, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés de manière schématique, et ceci sans respect de l'échelle. La figure 1 représente un ensemble de câbles 10 d'énergie de type U1000 R2V dont chaque conducteur électrique a une section de 35mm2. Un élément thermochromique 20 allongé, positionné le long des câbles, est placé entre les câbles. Il permet de détecter une élévation de température due notamment à un échauffement anomal entre les câbles. L'élément thermochromique 20 allongé de la figure 1 est un jonc polymère extrudé obtenu à partir d'une composition polymère comprenant 99% en poids d'EVA commercialisé par la société Arkema sous la référence EVATANE 2803, et 1% en poids d'un agent thermochromique commercialisé par la société Colour-Therm sous la référence « C ». La figure 2 représente un ensemble de câbles 10 d'énergie de type U1000 R2V dont chaque conducteur électrique a une section de 35mm2. Deux éléments thermochromiques 30 entourent les câbles 10. Les éléments thermochromiques 30 de la figure 2 sont des colliers de serrage servant à maintenir les câbles ensemble, et sont obtenus par injection-moulage à partir d'une composition polymère identique à celle utilisée pour réaliser le jonc polymère extrudé de la figure 1.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de détection d'une élévation de température comprenant au moins un élément thermochromique apte à changer irréversiblement de couleur sous l'action d'une élévation de température, ledit élément thermochromique étant destiné à être associé à un ou plusieurs câbles, chaque câble comprenant au moins un élément conducteur entouré par au moins une couche électriquement isolante, caractérisé en ce que ledit élément thermochromique est indépendant du ou des câbles, et est apte à changer de couleur à une température supérieure à la température T de fonctionnement du câble.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température T est égale à 90°C.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément thermochromique est un élément allongé positionné le long du ou des câbles.
4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément thermochromique est un jonc.
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'élément thermochromique est un élément entourant le ou les câbles.
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément thermochromique est un collier de serrage.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément thermochromique est obtenu à partir d'une composition comprenant un polymère organique et un agent thermochromique.
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément thermochromique est obtenu à partir d'un élément comprenant un support recouvert d'une solution thermochromique.
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément thermochromique est extrudé ou moulé.