BRPI0514081B1 - Tubo de transporte de fluido e uso de um tubo de transporte de fluido - Google Patents

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Stéphane Bergere
Alexander Korzhenko
Henri-Jean Caupin
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Espa
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Abstract

tubo de transporte de fluido. a presente invenção refere-se a um tubo de transporte de fluido que compreende pelo menos uma camada interna (3), uma camada de proteção externa (5), e um dispositivo regulador de temperatura intermediário (10) conectado em uma fonte de voltagem e adequado para aquecer o fluido transportado na direção de uma temperatura de equilíbrio ou de referência pela utilização de um termistor de coeficiente de temperatura positivo (12) que apresenta uma resistência elétrica que é automaticamente controlada pela temperatura e que está conectada na fonte de voltagem (v) através de pela menos dois elementos condutores (14, 15) que fornecem a corrente necessária para aquecê-la, o tubo sendo caracterizado pelo fato de que cada elemento condutor (14, 15) é um fio metálico que está sustentado por uma camada têxtil (17) enrolada ao redor da camada interna (3) do tubo, e de que a dita camada interna (3) está baseada: em pelo menos um elastômero; ou em pelo menos um elastômero termoplástico selecionado do grupo que consiste em ionômeros e elastômeros termoplásticos baseados em olefinas que tem uma fase de elastômero de ligação cruzada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para TUBO DE TRANSPORTE DE FLUIDO E USO DE UM TUBO DE TRANSPORTE DE FLUIDO.
[001] A presente invenção refere-se a um tubo de transporte de fluido que está equipado com um dispositivo regulador de temperatura de modo a ser capaz de impedir que o líquido transportado congele e de modo a facilitar o seu fluxo dentro do tubo.
[002] Em geral, a variação na viscosidade de um líquido com a temperatura constitui uma principal desvantagem que surge com o fluxo de líquido dentro de tubos de transporte que estão sujeitos a variações de temperatura.
[003] Um objeto da invenção é mitigar esta desvantagem, e para este fim a invenção provê um tubo de transporte de fluido que compreende pelo menos uma camada interna, uma camada de proteção externa, e um dispositivo regulador de temperatura intermediário conectado em uma fonte de tensão e adequado para aquecer o fluido transportado na direção de uma temperatura de equilíbrio ou de referência pela utilização de um termistor de coeficiente de temperatura positivo que apresenta uma resistência elétrica que é automaticamente controlada pela temperatura e que está conectada na fonte de tensão através de pelo menos dois elementos condutores que fornecem a corrente necessária para aquecê-la, cujo tubo é caracterizado pelo fato de que cada elemento condutor é um fio metálico que está sustentado por uma camada têxtil enrolada ao redor da camada interna do tubo, e de que a dita camada interna está baseada:
- em pelo menos um elastômero; ou
- em pelo menos um elastômero termoplástico selecionado do grupo que consiste em ionômeros e elastômeros termoplásticos baseados em olefinas que tem uma fase de elastômero reticulado. [004] Vantajosamente, o termistor pode estar conectado na fonte de tensão através de uma pluralidade de elementos condutores que
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2/7 estão seletivamente conectados na fonte de tensão de modo a atuar sobre o tempo de resposta do termistor.
[005] Em geral, a camada têxtil pode ser texturada e feita de um material, tal como a poliamida ou o poliéster, por exemplo, e cada elemento condutor pode estar disposto em uma espiral, que estendese longitudinalmente ou transversalmente dentro da chapa têxtil.
[006] Em uma modalidade da invenção, o material de formação de termistor pode ser revestido sobre a camada têxtil na forma de uma camada de tinta e sobre uma espessura que é pequena, menor do que 1 milímetro (mm), o dito material sendo um material polimérico composto condutor.
[007] Um tubo de transporte de fluido da invenção pode ser utilizado em numerosos campos na indústria, especificamente no campo automobilístico para injetar um fluido, tal como a uréia para atuar sobre os monóxidos de nitrogênio presentes no gás de descarga de um veículo a motor, no campo da aviação de modo a impedir que um fluido, tal como a água congele no porão de um avião, ou no campo das piscinas de modo a impedir que a água de uma piscina congele, por exemplo.
[008] Outras vantagens, características, e detalhes da invenção aparecem da descrição adicional seguinte com referência aos desenhos acompanhantes, dada puramente como exemplo, e nos quais:
Figura 1 é uma vista parcialmente em corte de um fragmento do tubo de transporte de fluido da invenção e que inclui um dispositivo regulador de temperatura intermediário;
Figura 2 é uma vista diagramática fragmentada do dispositivo regulador de temperatura intermediário da Figura 1;
Figura 3 é uma vista diagramática de uma modalidade variante do dispositivo regulador de temperatura da Figura 1; e
Figura 4 é uma vista simplificada de um modo no qual um
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3/7 tubo de transporte de fluido da invenção pode ser utilizado em uma aplicação para tratar um gás de descarga de um veículo a motor.
[009] Em uma modalidade da invenção, o tubo de transporte de fluido 1 compreende pelo menos uma camada interna 3 opcionalmente em contato com o fluido transportado, e uma camada de proteção externa 5. A camada interna 3 é geralmente feita de um material que não é eletricamente condutor e que é compatível com um ataque potencial do fluido transportado. A camada de proteção externa 5 do tubo 1 deve ser capaz de suportar qualquer ataque do meio circundante e deve ser feita de um material que apresente boas propriedades de isolamento térmico, cujo material pode estar baseado em borracha de EPDM, por exemplo.
[0010] O tubo 1 também inclui um dispositivo regulador de temperatura intermediário 10 o qual está conectado em uma fonte de tensão que não está mostrada na Figura 1. O dispositivo regulador de temperatura 10 compreende um termistor 12 que tem um coeficiente de temperatura positivo (PTC) que apresenta uma resistência elétrica que é automaticamente controlada pela temperatura. (o efeito PTC). Mais precisamente, o termistor 12 está caracterizado por uma resistência que varia e que aumenta, especificamente acima de uma temperatura crítica ou limite. Se uma tensão for aplicada nos terminais do termistor em uma temperatura de aproximadamente 0° C, então a corrente que este transporta o aquecerá pelo efeito Joule. Quando a temperatura atinge um valor limite T0, a resistência do termistor aumenta fortemente de modo que qualquer aumento da temperatura acima de T0 leva a uma diminuição na corrente carregada pelo termistor, e assim a uma diminuição na energia consumida pelo efeito Joule. No entanto, qualquer diminuição da temperatura abaixo de T0 levará a um aumento na corrente que está sendo carregada pelo termistor, e assim a um aumento na energia consumida pelo efeito Joule. Em outras palavras,
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4/7 isto provê um controle automático sobre a energia dissipada pelo termistor na vizinhança de sua temperatura limite T0.
[0011] O termistor 12 está conectado na fonte de tensão por pelo menos dois elementos condutores 14 e 15 que carregam a corrente necessária para aquecer o termistor. Cada elemento condutor 14 e 15, por exemplo na forma de um fio metálico, está sustentado por uma chapa têxtil 17 na forma de uma trança que é vantajosamente texturada para das a esta uma certa quantidade de volume. A camada têxtil 17 pode ser feita de poliamida ou de poliéster, por exemplo, e está enrolada sobre a camada interna 3 do tubo. Na modalidade da Figura 1, es elementos condutores 14 e 15 estão colocados em uma espiral dentro da camada têxtil 17, no entanto em uma variante estes elementos condutores poderiam estender-se ou longitudinalmente em uma direção paralela ao eixo geométrico do tubo, ou então transversalmente em uma direção perpendicular ao eixo geométrico do tubo.
[0012] O termistor 12 é feito de um material composto polimérico condutor, com um tal material 19 estando descrito especificamente no Pedido de Patente Européia publicado sob o Número EP-1 205 514. Como exemplo, o material 19 pode compreender 40% a 90% por peso de homopolímero de fluoreto de polivinilideno (PVDF) ou um copolímero cristalizado na forma β, 10% a 60% de uma carga condutora, por exemplo o negro-de-fumo ou o grafite, 0 a 40% de um polímero cristalino ou semicristalino, e 0 a 40% de uma carga que é diferente da carga acima, os cristais de forma β acima mencionados sendo nucleados sobre a superfície das partículas da carga condutora. Este material composto polimérico condutor 19 é revestido sobre a camada têxtil 17 na forma de uma camada de tinta de uma espessura que é pequena, menor do que 1 mm, e de preferência na ordem de poucos décimos de um milímetro. Esta espessura compreende no total a 100 gramas (g) de material revestido sobre um metro quadrado (m2).
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5/7 [0013] Como mostrado na Figura 2, os dois elementos condutores 14 e 15 estão dispostos em uma espiral dentro da camada têxtil 17 e estes estão conectados em dois terminais de uma fonte de tensão V, e a corrente flui através do material 19 em direções transversais como representado pela seta F entre os dois condutores 14 e 15 que estão separados um do outro por uma distância D assumindo que os dois elementos condutores estão enrolados na trança 12 em um passo constante P (P = D x 2) e que estes estão espaçados por uma distância que é constante.
[0014] Assim, quando uma tensão V é aplicada entre os dois condutores 14 e 15, uma corrente I flui no material 19 e a energia elétrica P é propagada para dentro do material 19 pelo efeito Joule onde P = RI2 (R sendo a resistência elétrica do material), cuja energia dissipa especificamente na direção da camada interna 3 do tubo, por meio disto aquecendo o fluido transportado pelo tubo 1. Se o tubo 1 estiver em ambiente em uma baixa temperatura T1, por exemplo menor do que 0o C, a resistência elétrica R do material 19 será baixa, por meio disto aumentando a corrente I e assim a quantidade de energia P que é dissipada, consequentemente aumentando a temperatura do fluido transportado de modo a protegê-lo do congelamento. Quanto a temperatura do material 19 excede o valor limite T0 acima do qual a sua resistência elétrica R aumenta, a corrente I diminui, e assim também a energia dissipada, por meio disto obtendo um controle automático sobre a energia dissipada pelo material 19 ao redor do valor limite T0. Em contraste, se o tubo 1 estiver em um ambiente em uma temperatura T2 significativamente mais alta do que o valor limite T0 do material 19, então a energia dissipada será baixa e não terá nenhuma incidência sobre o valor da temperatura T2. Apesar de tudo, no contexto da invenção, é a primeira suposição de prover uma proteção contra o congelamento que é favorecida, isto é um tubo 1 é colocado em um ambien
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6/7 te de baixa temperatura de modo a aumentar a temperatura do fluido de modo a assegurar que a sua viscosidade seja adequada para obter um bom fluxo do fluido dentro do tubo 1.
[0015] Apesar de tudo, como mostrado na Figura 3, é vantajoso prover uma pluralidade de elementos condutores 14 e de elementos condutores 15 de modo a reduzir o tempo de resposta do material 19. Pelo aumento do número de elementos condutores 14 e 15, a distância D1 entre dois condutores 14 e 15 é reduzida, por meio disto resultando em uma maior dissipação de calor de modo a aquecer o fluido mais rapidamente. Assim, uma provisão pode ser feita para conectar mais elementos condutores 14 no terminal + e mais elementos condutores 15 no terminal - da fonte da tensão V, especificamente de modo a aumentar a energia dissipada no material 19 e atingir o valor da temperatura limite T0 mais rapidamente.
[0016] Em geral, a camada 3 pode estar baseada em:
- pelo menos um elastômero, de preferência selecionado do grupo que consiste em terpolímeros de etileno/propileno/dieno (EPDM), borrachas de silicone, borrachas de fluorosilicone, borrachas de fluorocarbono, copolímeros de etileno/acrilato, poliacrilatos, homopolímeros e copolímeros de epicloridrina, borrachas de nitrila, borrachas de nitrila hidrogenada, policloroprenos, polietilenos clorosulfonados, poliuretanos (PUR) e misturas dos ditos elastômeros, ou
- pelo menos um elastômero termoplástico selecionado do grupo que consiste em ionômeros e elastômeros termoplásticos baseados em olefinas que tem uma fase de elastômero reticulado, o dito elastômero termoplástico de preferência sendo uma mistura de:
- um elastômero reticulado que é sintetizado por um catalisador de metaloceno e que pertence ao grupo que consiste em EPDMs e polioctenos; e
- uma poliolefina enxertada, tal como o propileno.
Petição 870180130533, de 14/09/2018, pág. 12/21
7/7 [0017] Como um exemplo ainda mais preferido, o dito elastômero termoplástico utilizado na camada 3 da invenção é uma mistura de polipropileno enxertado e de um EPDM reticulado sintetizado por um catalisador de metaloceno, o dito elastômero termoplástico vantajosamente sendo aquele conhecido como Vegaprene.
[0018] Um tubo 1 da invenção que transporta uréia pode ser utilizado por exemplo de modo a tratar os óxidos de nitrogênio no gás de descarga de um veículo a motor, como ilustrado diagramaticamente na Figura 4. Um tanque 20 que contém uréia está conectado em uma bomba de injeção 22 que comunica-se com o cano de descarga 24 através de um tubo 1 de acordo com a invenção. Na partida a frio do motor, a fonte de tensão que alimenta com corrente os dois elementos condutores 14 e 15 do tubo é a bateria do veículo 26, e isto leva à energia sendo dissipada pelo material 19, com a quantidade de energia dissipada sendo maior ou menor dependendo da temperatura da uréia quando o motor é ligado.
[0019] Um tubo 1 da invenção que transporta água, por exemplo, pode também ser utilizado para proteger a dita água do congelamento em um porão de avião ou em uma piscina.
[0020] O tubo 1 da invenção pode também ter uma outra estrutura do que aquela mostrada na Figura 1, isto é este pode ter camadas adicionais sem por meio disto ir além do âmbito da invenção, dependendo das aplicações pretendidas.
[0021] Como um exemplo, a camada interna 3 do tubo 1 pode ter uma espessura que fica na faixa de 1 mm a 10 mm, a camada externa 5 pode ter uma espessura que fica na faixa de 1 mm a 50 mm, e o diâmetro interno do tubo 1 pode ficar na faixa de 5 mm a 500 mm, dependendo das aplicações pretendidas.

Claims (4)

1. Tubo de transporte de fluido que compreende pelo menos uma camada interna (3), uma camada de proteção externa (5), e um dispositivo regulador de temperatura intermediário (10) conectado em uma fonte de tensão e adequado para aquecer o fluido transportado a uma temperatura de equilíbrio ou de referência pela utilização de um termistor de coeficiente de temperatura positivo (12) que apresenta uma resistência elétrica que é automaticamente controlada pela temperatura, e que está conectado na fonte de tensão (V) através de pelo menos dois elementos condutores (14, 15) que fornecem a corrente necessária para aquecê-lo, o tubo sendo caracterizado pelo fato de que cada elemento condutor (14, 15) é um fio metálico que está sustentado por uma camada têxtil (17) enrolada ao redor da camada interna (3) do tubo, e de que a dita camada interna (3) está baseada:
- em pelo menos um elastômero; ou
- em pelo menos um elastômero termoplástico selecionado do grupo que consiste em ionômeros e elastômeros termoplásticos baseados em olefinas que tem uma fase de elastômero reticulado.
2/4 têxtil (17).
5. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 2 ou reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada elemento condutor (14, 15) está disposto longitudinalmente dentro da camada têxtil (17).
6. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 2 ou reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada elemento condutor (14, 15) está disposto transversalmente dentro da camada têxtil (17).
7. Tubo de transporte de fluido de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o material de formação de termistor (12) está disposto sobre a camada têxtil (17) na forma de uma camada de tinta.
8. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o material (19) que forma o termistor (12) está depositado com uma espessura que é pequena, menor do que 1 mm.
9. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 7 ou reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o material (19) que forma o termistor (12) é um material composto polimérico condutor.
10. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada interna (3) é feita de um material que não é eletricamente condutor e que está baseado no dito elastômero ou no dito elastômero termoplástico, a camada de proteção externa (5) apresenta boas propriedades de isolamento térmico e é feita de um material baseado em um terpolímero de etileno/propileno/dieno, por exemplo, e o dispositivo regulador de temperatura intermediário (10) é feito na forma de um material composto polimérico condutor (19) revestido sobre uma camada têxtil (17) enrolada
Petição 870180130533, de 14/09/2018, pág. 15/21
2. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o termistor (12) está conectado na fonte de tensão (V) através de uma pluralidade de elementos condutores (14, 15) que estão seletivamente conectados na fonte de tensão (V) de modo a atuar sobre o tempo de resposta do termistor (12).
3/4 ao redor da camada interna (2) do tubo e que suporta pelo menos dois elementos condutores (14, 15) conectados na fonte de tensão (V) para prover a corrente necessária para aquecer o material composto (19).
11. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita camada interna (3) está baseada em pelo menos um elastômero selecionado do grupo que consiste em: terpolímero de etileno/propileno/dieno, borrachas de silicone, borrachas de fluorossilicone, borrachas de fluorocarbono, copolímeros de etileno/acrilato, poliacrilatos, homopolímeros e copolímeros de epicloridrina, borrachas de nitrila, borrachas de nitrila hidrogenada, policloroprenos, polietilenos clorossulfonados, poliuretanos, e misturas dos ditos elastômeros.
12. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita camada interna (3) está baseada em pelo menos um elastômero termoplástico baseado em olefina que tem uma fase de elastômero de conexão cruzada.
13. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a dita camada interna (3) está baseada em pelo menos um elastômero termoplástico que compreende uma mistura:
- um elastômero reticulado que é sintetizado por um catalisador de metaloceno e que pertence ao grupo que consiste em terpolímeros de etileno/propileno/dieno e polioctenos; e
- uma poliolefina enxertada, tal como o propileno.
14. Uso de um tubo de transporte de fluido como definido em qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que este é utilizado para injetar uréia em um cano de descarga de motor para atuar sobre os monóxidos de nitrogênio presentes no gás de descarga.
15. Uso de um tubo de transporte de fluido como definido
Petição 870180130533, de 14/09/2018, pág. 16/21
3. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a camada têxtil (17) é uma trança feita de um material, tal como a poliamida ou o poliéster, por exemplo.
4. Tubo de transporte de fluido de acordo com a reivindicação 2 ou reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada elemento condutor (14, 15) está disposto em uma espiral dentro da camada
Petição 870180130533, de 14/09/2018, pág. 14/21
4/4 em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que este é utilizado para proteger um fluido, tal como a água do congelamento no porão de um avião, ou em uma piscina.
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