FR2924786A1 - Canalisation chauffante pour le transport de fluide - Google Patents

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Abstract

La canalisation (1) est composée d'un tube (2) et d'au moins un raccord (3) placé à une extrémité du tube. Elle comprend des moyens de chauffage électrique résistif (8) s'étendant sur la longueur du tube (2), ces moyens pouvant être constitués par un fil résistif noyé dans l'épaisseur du tube. La canalisation (1) comprend encore, alimentés en énergie par les mêmes moyens de connexion (4) que les précédents moyens de chauffage (8), des moyens de transfert (9) d'une puissance de chauffe vers la zone du raccord (3). Ces moyens de transfert comprennent de préférence un manchon (9) à bonnes qualités de conduction thermique, reliant une zone terminale (2a) du tube (2) avec l'intérieur du raccord (3).Application au transport de fluides divers, tels qu'air, carburant, huile ou liquide de lavage, dans des véhicules automobiles.

Description

La présente invention concerne, de façon générale, le domaine des canalisations pour le transport de fluide, par exemple dans des véhicules automobiles où il convient de canaliser divers fluides gazeux ou liquides : air, carburant, huile, liquide de lavage, etc. Plus particulièrement, cette invention s'intéresse à une telle canalisation équipée de manière à pouvoir chauffer ou réchauffer le fluide transporté. Dans le cadre de la présente invention, le terme canalisation désigne un ensemble constitué par un tube rigide ou flexible de longueur et forme quelconques, et par au moins un raccord placé à une extrémité du tube, et permettant de connecter ce tube à une autre partie du circuit de fluide concerné, ou à un dispositif ou appareil inséré sur ce circuit de fluide. Les canalisations de transport de fluide, telles que celles montées sur des véhicules automobiles, présentent un risque de colmatage ou du moins de restriction de leur section, lié au phénomène de givrage en cas de froid. Le colmatage ou la restriction de section d'une canalisation fait évidemment obstacle à la circulation normale et à débit suffisant du fluide transporté, avec pour conséquence une suppression ou du moins une altération de la fonction réalisée par le fluide. Pour éviter ce genre de difficulté, il a déjà été proposé des systèmes de chauffage électrique, qui réchauffent la partie tubulaire d'une canalisation de transport de fluide, ou qui réchauffent directement le fluide parcourant une telle canalisation. A titre d'exemples, il est fait ici référence aux brevets US 4063790 et US 4394057, qui prévoient des conducteurs électriques chauffants disposés sur la longueur courante de la canalisation, et aux documents de brevets WO 02/38426 et GB 2261160, qui prévoient un chauffage plus direct du fluide parcourant la canalisation. Dans le cas de dispositifs réalisant le chauffage du tube, par exemple au moyen de conducteurs électriques chauffants enroulés en hélice dans ou sur la paroi du tube (voir les brevets US 4063790 et US 4394057 précités), on obtient effectivement un chauffage de la canalisation et du fluide qu'elle renferme, sur sa longueur courante, mais les extrémités des canalisations et en particulier les raccords placés à ces extrémités ne sont pas chauffés. II subsiste ainsi des points froids ou des zones froides, qui risquent d'être obstrués par du givre ou de se libérer seulement d'une manière très lente, même si le tube de la canalisation est chauffé.
Pour résoudre ce problème, une idée de solution consiste à chauffer directement la totalité des canalisations de transport de fluide, c'est-à-dire aussi bien leur partie tube que leur(s) partie(s) raccord . Cette idée a déjà été mise en oeuvre, toutefois dans des réalisations qui comportent des dispositifs séparés de chauffage de la zone des raccords ou autres accessoires analogues. De tels dispositifs ont été notamment proposés pour des installations de lave-vitre de véhicules automobiles, notamment pour le chauffage des gicleurs û voir par exemple le document de brevets FR 2804395.
Toutefois, comme on le comprend aisément, le rajout de dispositifs chauffants spéciaux, sur ou dans les raccords d'une canalisation, complique et renchérit la fabrication, notamment du point de vue de la réalisation des connexions et aussi pour les opérations de montage. La présente invention vise à remédier à ces derniers inconvénients, et elle a donc pour but de fournir une solution plus simple et plus économique pour l'obtention de canalisations rendues chauffantes entièrement, c'est-à- dire sur leur longueur courante et aussi au niveau de leur(s) raccord(s). A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet une canalisation chauffante pour le transport de fluide, la canalisation étant composée d'un tube et d'au moins un raccord placé à une extrémité du tube, cette canalisation chauffante comprenant, d'une part, des moyens de chauffage électrique résistif s'étendant sur la longueur du tube et, d'autre part, alimentés en énergie par les mêmes moyens de connexion que les précédents moyens de chauffage, des moyens de transfert d'une puissance de chauffe vers la zone du ou des raccords. Ainsi, la solution objet de l'invention permet de supprimer toute chauffe séparée pour le ou chaque raccord de la canalisation, en amenant de l'énergie de chauffage simultanément au tube et au(x) raccord(s), à partir d'une seule et même connexion d'alimentation.
En ce qui concerne les moyens de chauffage électrique résistif, qui s'étendent sur la longueur du tube, ceux-ci sont avantageusement constitués, par au moins un fil électrique résistif, alimenté par les moyens de connexion et placé entre une couche constitutive intérieure du tube et une couche constitutive extérieure du tube.
La couche constitutive extérieure (par rapport au fil résistif) du tube est, de préférence, réalisée en un matériau à bonnes qualités d'isolation thermique, pour limiter les déperditions de chaleur vers l'extérieur et ainsi limiter le temps de chauffe nécessaire et l'énergie électrique consommée. Cette couche constitutive extérieure du tube est constituée, par exemple d'un thermoplastique élastomère (TPE) vulcanisé ou non, par exemple un alliage polypropylène terpolymère (PP/EPDM) ou un polyuréthane thermoplastique (TPU). Ce genre de matériau procure, en plus des propriétés d'isolation thermique, d'autres qualités telles que la résistance à l'abrasion, la résistance aux chocs, la tenue au feu (dans certains cas), etc. Quant à la couche constitutive intérieure du tube, celle-ci doit être choisie en une matière compatible avec la nature et la température du fluide transporté, et bonne conductrice thermique. Il s'agit, par exemple, d'un polymère tel que polyamide, compatible avec le transport de carburant chaud, ceci dans le cas d'application de l'invention à une canalisation pour carburant. Une réalisation métallique de la couche constitutive intérieure est aussi envisageable, avec de préférence un revêtement électriquement isolant. De préférence, les moyens de transfert d'une puissance de chauffe à la zone du ou des raccords comprennent un manchon en matériau à bonnes qualités de conduction thermique, reliant une zone terminale du tube à l'intérieur du raccord correspondant. Ce manchon est notamment une partie métallique tubulaire incorporée au raccord et engagée dans l'extrémité correspondante du tube. Avantageusement, le fil électrique résistif précité, s'étendant sur la longueur du tube, forme dans la zone d'extrémité de ce tube plusieurs spires enroulées autour d'un tronçon de longueur du manchon à bonnes qualités de conduction thermique. Ces quelques spires chauffantes, alimentées électriquement en même temps que le reste du fil résistif, augmentent la puissance de chauffe dans la zone terminale du tube, et permettent d'optimiser le chauffage du raccord. L'unicité de la connexion électrique, pour l'ensemble de la 30 canalisation (tube et raccord), facilite par ailleurs l'isolation de cette connexion et sa protection vis-à-vis des agressions extérieures, notamment par un surmoulage de la connexion. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, 35 à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de cette canalisation chauffante pour le transport de fluide : Figure 1 est une vue de côté, avec coupes partielles, d'une canalisation chauffante conforme à la présente invention ; Figure 2 est une vue similaire à la figure 1, représentant une variante de cette canalisation chauffante ; Figure 3 est une vue similaire aux précédentes, illustrant une autre variante. La figure 1 montre une canalisation, désignée dans son ensemble par le repère numérique 1, laquelle se compose d'un tube 2 d'une certaine longueur, et d'un raccord 3 placé à une extrémité 2a du tube 2. S'agissant d'une canalisation chauffante, celle-ci comporte aussi, à proximité du raccord 3, un connecteur électrique 4 prévu pour une alimentation en énergie électrique. Le connecteur électrique 4 est relié au restant de la canalisation 1 par un surmoulage 5 qui enrobe la zone d'extrémité 2a du tube 2 équipée du raccord 3.
Le tube 2 possède une structure multicouches, avec au moins une couche constitutive intérieure 6 par exemple en polyamide, compatible avec le fluide transporté, et une couche constitutive extérieure 7 par exemple en thermoplastique élastomère (TPE) ou en polyuréthane thermoplastique (TPU), à bonnes qualités d'isolation thermique.
Entre les deux couches constitutives 6 et 7 du tube 2 se trouve inséré au moins un fil électrique résistif 8, qui s'étend sur la longueur du tube 2 en décrivant par exemple un trajet aller-retour à partir de la zone d'extrémité 2a de ce tube 2 équipée du raccord 3. Les extrémités du fil électrique résistif 8 sortent du tube 2 dans cette zone 2a et sont raccordées au connecteur électrique 4. Le raccord 3 possède une partie métallique 9, en forme de manchon qui est engagée dans l'extrémité correspondante du tube 2. En cours de fonctionnement, le connecteur électrique 4 amenant à la canalisation 1 de l'énergie électrique en provenance d'une source extérieure, il circule dans le fil électrique résistif 8 un courant électrique qui provoque un dégagement de chaleur par effet Joule, sur toute la longueur du tube 2. La couche constitutive extérieure 7 du tube 2 étant thermiquement isolante, la chaleur dégagée est principalement dirigée vers l'intérieur de ce tube 2, donc vers le fluide parcourant la canalisation 1.
De plus, dans la zone d'extrémité 2a du tube 2, le manchon métallique 9 assure une conduction thermique et ainsi un transfert de chaleur, en direction de l'intérieur du raccord 3. La conduction thermique du manchon 9, combinée à l'effet d'isolation du surmoulage 5, évite tout point froid au niveau du raccord 3. La canalisation 1, donc aussi le fluide transporté, est ainsi chauffé(e) aussi bien sur la longueur du tube 2 que dans la région particulière du raccord 3. La figure 2, sur laquelle les éléments correspondant à ceux précédemment décrits sont désignés par les mêmes repères numériques, illustre une variante de cette canalisation 1 dans laquelle le transfert de chaleur vers le raccord 3, depuis la zone d'extrémité 2a du tube 2, se trouve encore renforcé. A cet effet, le fil électrique résistif 8 forme, dans la zone d'extrémité 2a du tube 2, quelques spires 10 rapprochées, enroulées autour d'un tronçon de longueur du manchon métallique 9. Ces spires 10 chauffantes augmentent la puissance de chauffe électrique dans la zone d'extrémité 2a du tube 2, donc aussi le flux thermique transféré au travers du manchon 9 jusqu'à l'intérieur du raccord 3. Les flux thermiques, en particulier ceux dirigés depuis le fil résistif 8 et ses éventuelles spires 10 vers l'intérieur du tube 2 et vers le raccord 3, sont figurés sur le dessin par des flèches. La figure 3 illustre une autre variante de la canalisation 1 selon l'invention, dans laquelle le connecteur électrique (non représenté) d'alimentation du fil résistif 8, se situe à l'extrémité du tube 2 éloignée du raccord 3 à chauffer. Dans ce cas, vers l'extrémité 2a équipée du raccord 3, les deux brins respectivement aller et retour du fil électrique résistif 8 peuvent sortir du tube 2 et être reliés électriquement à l'aide d'une courte bande 11 réalisant leur mise en contact. Ici encore, un manchon métallique 9 chauffé par le fil résistif 8 assure le transfert de chaleur vers le raccord 3. Un surmoulage 12 de forme adaptée recouvre la zone d'extrémité 2a du tube 2 en enrobant la bande de liaison 11, ainsi qu'une partie du manchon 9. L'invention permet d'éviter les risques de colmatage ou de réduction de la section utile de la canalisation 1, liés au givrage, dans l'ensemble de cette canalisation 1 c'est-à-dire sur la longueur du tube 2 et aussi au niveau du raccord 3. Si l'alimentation électrique du fil résistif 8 par le connecteur 4 est asservie, en particulier à un capteur de température, le dispositif permet aussi de réguler la température du fluide transporté par la canalisation 1 considérée.
L'invention est applicable notamment au domaine de l'automobile, les moyens de contrôle du moteur du véhicule concerné déclenchant, en dessous d'une certaine température, l'alimentation de la connexion électrique 4 qui elle-même alimente le fil résistif 8.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette canalisation chauffante pour le transport de fluide qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : en disposant le fil résistif suivant tout trajet, sur la longueur du tube, en revêtant ce fil résistif d'un isolant électrique, en réalisant les couches constitutives du tube en tous matériaux appropriés, choisis en fonction du fluide transporté (air, carburant, huile, eau, liquide de lavage, ...) et des contraintes extérieures telles que les agressions chimiques et/ou physiques auxquelles est exposée la canalisation, en conformant la couche constitutive intérieure du tube en tuyau annelé, à spire continue hélicoïdale recevant le fil résistif, ce qui permet de disposer d'une longueur de chauffe beaucoup plus importante, et d'une répartition plus homogène du chauffage, tout en augmentant la souplesse du tube, en multipliant autant de fois que nécessaire les dispositions propres à l'invention, pour l'application de celle-ci à des canalisations pourvues de deux ou plusieurs raccords, les canalisations pouvant posséder toute configuration : rectiligne, coudée, en fourche, etc., en prévoyant sur la canalisation tous éléments additionnels, par exemple en insérant dans le circuit électrique un élément de régulation du type résistance à coefficient de température positif (CTP), cet élément pouvant se situer soit sur le tube, soit sur le raccord.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1. Canalisation chauffante pour le transport de fluide, la canalisation (1) étant composée d'un tube (2) et d'au moins un raccord (3) placé à une extrémité du tube (2), caractérisée en ce qu'elle comprend, d'une part, des moyens de chauffage électrique résistif (8) s'étendant sur la longueur du tube (2) et, d'autre part, alimentés en énergie par les mêmes moyens de connexion (4) que les précédents moyens de chauffage (8), des moyens de transfert (9 ; 10) d'une puissance de chauffe vers la zone du ou des raccords (3). 10
2. 15 20
3. 25
4. 30
5. 35 Canalisation chauffante selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de chauffage électrique résistif, qui s'étendent sur la longueur du tube (2), sont constitués par au moins un fil électrique résistif (8), alimenté par les moyens de connexion (4) et placé entre une couche constitutive intérieure (6) du tube (2) et une couche constitutive extérieure (7) du tube (2). Canalisation chauffante selon la revendication 2, caractérisée en ce que la couche constitutive extérieure (7) du tube (2) est réalisée en un matériau à bonnes qualités d'isolation thermique. Canalisation chauffante selon la revendication 3, caractérisée en ce que la couche constitutive extérieure (7) du tube (2) est constituée d'un thermoplastique élastomère (TPE) ou d'un polyuréthane thermoplastique (TPU). Canalisation chauffante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens de transfert d'une puissance de chauffe à la zone du ou des raccords (3) comprennent un manchon (9) à bonnes qualités
6. 57. 15 8. 20de conduction thermique reliant une zone terminale (2a) du tube (2) avec l'intérieur du raccord (3) correspondant. Canalisation chauffante selon la revendication 5, caractérisée en ce que le manchon est une partie métallique tubulaire (9) incorporée au raccord (3) et engagée dans l'extrémité correspondante (2a) du tube (2). Canalisation chauffante selon l'ensemble des revendications 2 et 5, caractérisée en ce que le fil électrique résistif (8) précité, s'étendant sur la longueur du tube (2), forme dans la zone d'extrémité (2a) de ce tube (2) plusieurs spires (10) enroulées autour d'un tronçon de longueur du manchon (9) à bonnes qualités de conduction thermique. Canalisation chauffante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un connecteur électrique (4) relié au restant de la canalisation (1) par un surmoulage (5) qui enrobe la zone d'extrémité (2a) du tube (2) équipée du raccord (3).
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