Tuyau composite.
La présente invention concerne d'une manière générale un tuyau composite déformable et,en particulier,un tuyau composite propre à transférer un fluide, gaz ou liquide, d'un point à un autre et à maintenir la température du fluide transféré au-dessus de la température ambiante.
Un tuyau composite comportant un tuyau d'échantillonnage et.une ligne chauffante qui y est associée,est utilisé dans des usines chimiques, des raffineries de pétrole et des établissements analogues pour relier des instruments de contrô-le à un appareil de traitement. Le tuyau d'échantillonnage amène
un fluide à un instrument tel qu'un chromatographe ou un spectrographe à rayons infrarouges. Le fluide est habituellement à une température élevée et doit être maintenu à cette température pour éviter toute condensation,s'il s'agit d'un gaz,ou pour éviter toute augmentation indésirable de la viscosité,s'il s'agit d'un liquide. Des tuyaux composites de ces types sont décrits, par exemple, dans les
<EMI ID=1.1>
3.400.737 et 3.727.029. Un tel tuyau peut être fabriqué en des longueurs plus ou moins indéterminées et peut être coupé à la lon- <EMI ID=2.1>
tal ou en matière plastique pour le transfert du fluide et un conducteur électrique chauffant ou d'une conduite de vapeur suivant le trajet des tuyaux d'échantillonnage. Bien que ces
tuyaux connus puissent s'avérer intéressants dans les applications pour lesquelles ils sont destinés, ils ont l'inconvénient d'être dépourvus de tout moyen d'orientation thermique. La ligne chauffante est orientée mécaniquement avec le tuyau d'échantillonnage mais aucun moyen n'est prévu pour tirer un maximum de profit de la chaleur fournie et pour éviter des pertes de chaleur indésirables à travers l'isolant.
Cela étant, l'invention a pour but de procurer un tuyau composite comportant un tuyau d'échantillonnage servant à transférer un fluide, une ligne chauffante perfectionnée pour maintenir le tuyau d'échantillonnage à une température désirée et des moyens pour retarder ou freiner les pertes thermiques du produit. L'invention a également pour but de procurer un tuyau composite comportant un tuyau d'échantillonnage de fluide avec un élément chauffant à auto -limitation associé au tuyau d'échantillonnage d'une manière favorisant une transmission de chaleur.
D'autres buts ressortiront clairement de la description détaillée donnée ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
la Fig. 1 est une vue en perspective, en partie arrachée, d'une forme d'exécution de l'invention;
la Fig. 2 est une vue en prespective, en partie arrachée, d'une autre forme d'exécution de l'invention;
la Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2;
la Fig. 4 est une vue d'extrémité, à plus grande échelle, d'une forme d'exécution de l'élément chauffant utilisé dans l'invention et
la Fig. 5 est un graphique indiquant des températures
<EMI ID=3.1>
d'un tuyau composite qui ne comporte pas tous les éléments du tuyau conforme à l'invention.
Ces buts ainsi que d'autres encore sont réalisés,conformément à l'invention et d'une manière générale,au moyen d'un faisceau pour tuyau composite comportant au moins un tuyau d'échantillonnage de fluide, au moins un élément chauffant électrique qui suit le tuyau d'échantillonnage et qui est disposé d'une manière favorisant un transfert de la chaleur produite par un effet de résistance électrique, une couche de répartition du flux thermique autour du tuyau d'échantillonnage et de la ligne chauffante, une couche de matière thermo-isolante présentant un facteur K peu élevé et capable de résister à la température maximum produite par l'élément chauffant et une gaine en matière polymère autour de la couche isolante.
Un ou plusieurs tuyaux d'échantillonnage ayant chacun la forme d'un tube en métal ou en résine synthétique peut ou peuvent être prévus. Les tuyaux d'échantillonnage peuvent être disposés en substance parallèlement à l'axe longitudinal du tuyau composite mais ils sont de préférence commis avec l'élément chauffant. Les tuyaux d'échantillonnage sont des tubes à paroi relativement
mince et peuvent être en cuivre, en acier inoxydable, en aluminium
ou en n'importe quel autre métal adéquat ou en une résine synthé- tique appropriée comme du nylon ou un polyuréthanne.
L'élément chauffant comporte une bande en matière polymère dans laquelle sont dispersées des particules d'une matière électroconductrice, cette bande étant disposée entre deux conducteurs électriques espacés latéralement. L'ensemble formé des conducteurs et de la bande est enfermé dans une couche d'une matière
non conductrice adéquate, par exemple une gaine en polyéthylène,
en caoutchouc de silicone, en polyuréthanne ou en matière plastique analogue. Les particules conductrices dispersées dans la bande peuvent être des particules de cuivre, d'aluminium ou d'un autre métal mais de préférence des particules de graphite. Les conducteurs sont connectés à une source de courant électrique. Le courant électrique passe d'un conducteur à travers la bande à l'autre conducteur. A m esure que la température de la bande augmente le polymère se dilate, déplaçant ainsi les particules conductrices les unes par rapport
aux autres et augmentant la résistance au p.assage du courant d'un conducteur à l'autre. A mesure que la bande se dilate et restreint ainsi le passage du courant, la température de l'élément chauffant diminue.
La couche de répartition peut être une feuille de clinquant quelconque qui est flexible et qui peut être enroulée concentriquement ou en hélice autour de l'ensemble formé par l'élément chauffant et le tuyau d'échantillonnage. Des feuilles de clinquant d'acier, de cuivre et d'aluminium sont par exemple des matières adéquates pour la couche de répartition. Un enroulement suffit habituellement et les bords de la feuille de clinquant concentrique peuvent se rejoindre ou se chevaucher.
Une couche adéquate de matière isolante comme du ruban d'amiante, du câble d'amiante, de la jute, des fibres de verre, des matières polymères comme du polyuréthanne expansé ou une matière analogue est disposée autour de la couche de répartition et une
gaine' de protection en matière polymère est extrudée sur cet isolant. Une feuille de clinquant concentrique peut être appliquée sur 1' isolas ou bien une feuille de clinquant enroulée en hélice peut être disposée sur l'isolant avant l'extrusion de la gaine. Cette feuille de clinquant peut être du cuivre ou de l'acier, mais l'aluminium est préférable et doit être suffisamment mince pour être flexible.
La feuille de clinquant constitue une barrière arrêtant l'humidité. Les bords du clinquant doivent être collés l'un à l'autre ou soudés pour former un joint étanche à l'humidité.
Le tuyau composite suivant l'invention peut être fabriqué sur un appareil classique en des longueurs indéterminées. On peut
par exemple utiliser le procédé et l'appareil décrits dans les
brevets mentionnés plus haut.
Une forme d'exécution du tuyau composite 10 de l'invention est représentée sur la Fig. 1 et comporte un tube d'acier
unique formant le tuyau d'échantillonnage 11, un élément chauffant 12, une couche de répartition du flux thermique en clinquant d'aluminium
<EMI ID=4.1>
du tuyau 11 et de l'élément chauffant 12. Une couche de ruban d'amiante est enroulée en hélice autour de la couche' de répartition
<EMI ID=5.1>
d'aluminium d'environ 2,54 à 508 microns d'épaisseur forme une barrière arrêtant l'humidité 16 et une gaine en polyéthylène 15 est extrudée sur la barrière 16.
L'élément chauffant 12 représenté plus en détail en
<EMI ID=6.1>
conducteurs espacés latéralement 19 et 20 et entre ceux-ci. Une gaine non adhérante 21,en polyéthylène, enferme la bande 17 et les conducteurs 19 et 20. La résistance électrique de l'élément chauf-fant 12 peut varier et peut être par exemple de 3 ou 8 watts pour
30 cm à 10[deg.]C.
Dans la forme d'exécution des Fig. 2 et 3, sept tubes
d'acier 11 sont réunis par commettage avec deux éléments chauffants
12 et 12a. Une couche de répartition 13 enroulée en hélice, une
<EMI ID=7.1>
forme d'exécution de la Fig. 1 sont également prévues. Cependant, cette forme d'exécution ne comporte pas de barrière 16 arrêtant l'humidité.
Le tuyau composite conforme à l'invention a l'avantage
que le flux électrique et la production de la chaleur sont réglés
par la dilatation de la bande contenant les particules électroconductrices. De plus, la couche de répartition sert de trajet de conduction thermique entre l'élément chauffant et l'intérieur du câble, améliorant l'efficacité du chauffage des tuyaux d'échantillonnage.Cette couche fixe également l'élément chauffant dans une position
<EMI ID=8.1>
le moyen de mise à la masse continu requis par les codes de sécurité nationaux.
L'efficacité de la couche de répartition 13 pour dissiper la chaleur produite par l'élément chauffant 12 est illustrée sur la Fig. 5 des dessins annexés. Deux tuyaux composites de construction semblable comportant un tube en acier inoxydable 11, un élément chauffant 12, une barrière thermique en mousse de polyuréthanne flexible 14, une barrière étanche à l'humidité faite d'un ruban de Mylar 16 et unegaine en polychlorure de vinyle 15 sont fabriqués, mais un des tubes composites comporte une couche
de répartition 13 en clinquant de cuivre tandis que l'autre en est dépourvu. On a mesuré la température de la surface de 1' élément
<EMI ID=9.1> <EMI ID=10.1>
de la gaine 15 tout en exposant les tuyaux composites à diverses températures ambiantes, et ces mesures ont été effectuées sur deux tuyaux composites. On a reporté ces températures sur les graphiques de la Fig. 5 dans lesquels les lignes en traits pointillés sont les courbes représentant les températures du tuyau composite comportant une couche de répartition 13, et les lignes en traits pleins sont les courbes représentant les températures du tuyau composite dépourvu de couche de répartition 13. Dans chaque cas, l'élément chauffant 12 a une puissance de 8 watts pour 30 cm à 10[deg.]C. Une
<EMI ID=11.1>
touré par le clinquant 13 est plus chaud que celui qui n'est pas entouré par une couche de répartition. La température à l'intérieur du tube 11 (T3) entouré par le clinquant 13 est en substance la même que celle de l'élément chauffant 12, tandis que la température (T3) à l'intérieur du tube 11 qui n'est pas entouré par une couche de répartition est d'au moins 7[deg.]C inférieure à la température
<EMI ID=12.1>
la surface externe de la gaine 15 du tuyau composite dépourvu de couche de répartition est plus élevée que la température de la surface externe de la gaine du tuyau composite muni de la couche de répartition, ce qui indique une perte de chaleur plus élevée.
Bien entendu, l'invention n'est en aucune manière limitée aux détails d'exécution décrits auxquels divers changements et modifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre.
<EMI ID=13.1>
REVENDICATIONS
<EMI ID=14.1> comprend un tube flexible pour transporter un fluide, un élément chauffant disposé de manière à transmettre de la chaleur au tube en substance sur toute sa longueur, une couche de répartition du flux thermique en clinquant encerclant le tube et l'élément chauffant, une barrière thermique autour de la couche de répartition et une gaine polymère autour de la barrière thermique,!' élément chauffant comprenant deux conducteurs espacés latéralement et une bande entre ces conducteurs contenant des particules d'une matière conductrice électrique et une gaine isolante autour de la bande.