ITVR20100157A1 - Tubo flessibile multistrato riscaldabile elettricamente - Google Patents

Description

TUBO FLESSIBILE MULTISTRATO RISCALDABILE ELETTRICAMENTE

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un tubo flessibile multistrato riscaldabile elettricamente. Generalmente, si tratta di tubi destinati al trasporto di fluidi che devono essere mantenuti ad una certa temperatura in funzione del loro successivo utilizzo in impianti industriali.

Tra le applicazioni più diffuse vi sono l’alimentazione di aria alle teste di spruzzatura degli impianti di verniciatura, ed il trasporto di prodotti alimentari quali il cioccolato fuso.

In particolare, i tubi flessibili trovano vantaggiosa applicazione laddove il fluido deve essere alimentato a parti mobili di impianti, quali le teste di spruzzatura degli impianti di verniciatura.

Come detto, la presente invenzione si riferisce ai tubi multistrato, nei quali un elemento riscaldante di tipo resistivo à ̈ inserito tra gli strati costituenti il tubo stesso. Vantaggiosamente, inoltre, l’elemento riscaldante à ̈ avvolto a spirale attorno agli strati più interni del tubo ed à ̈ inglobato in uno strato di contenimento.

L’elemento riscaldante normalmente comprende due conduttori che presentano ciascuno un terminale di alimentazione in corrispondenza di una estremità del tubo, e tra i quali sono elettricamente connessi uno o più elementi resistivi in grado di trasformare l’energia elettrica in energia termica. I conduttori, inoltre, si estendono dalla prima alla seconda estremità del tubo.

Attualmente sono noti sia molti tipi di elementi riscaldanti destinati a questa applicazione, sia molte strutture di tubi multistrato riscaldabili elettricamente. A titolo di esempio si segnalano quelli descritti nei brevetti US 5245161, US 4816649, US 4523086, US 4725713, US 2010126986, DE 3346191, DE 102008062682, US 5910266 e US 4100673.

A seconda delle forme realizzative, quindi, gli elementi resistivi che costituiscono l’elemento riscaldante possono essere costituiti sia da apposite resistenze diffuse o concentrate montate tra i due conduttori con i quali costituiscono un elemento preassemblato, sia da uno specifico strato del tubo con proprietà resistive, in contatto elettrico con i due conduttori. In tutti i casi, comunque, gli elementi resistivi corrispondono nella sostanza e nell’effetto ad una pluralità di resistenze connesse in parallelo tra i due conduttori.

La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione con qualsiasi tipologia di elemento riscaldante.

Tutte le soluzioni realizzative oggi note si sono dimostrate molto efficienti per applicazioni con tubi relativamente corti, in relazione ai quali sono in grado di garantire una buona uniformità di temperatura lungo l’intera lunghezza.

Al contrario, le soluzioni realizzative oggi note si sono rivelate inadeguate per quanto riguarda il riscaldamento di tubi relativamente lunghi (ad esempio di dieci o più metri). In questo caso, infatti, si verificano notevoli gradienti termici lungo il tubo, con un andamento decrescente della temperatura man mano che aumenta la distanza dall’estremità del tubo dove l’elemento riscaldante viene alimentato elettricamente.

In questo contesto il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ realizzare un tubo flessibile multistrato riscaldabile elettricamente che ponga rimedio agli inconvenienti citati.

È in particolare compito tecnico della presente invenzione realizzare un tubo flessibile multistrato riscaldabile elettricamente che garantisca una buona uniformità di temperatura anche in caso di lunghezze elevate.

Il compito tecnico e gli scopi indicati sono sostanzialmente raggiunti da un tubo flessibile multistrato riscaldabile elettricamente in accordo con quanto descritto nelle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di un tubo flessibile multistrato riscaldabile elettricamente, illustrate con riferimento agli uniti disegni, in cui: - la figura 1 mostra in vista laterale schematica con i vari strati parzialmente asportati, un primo spezzone di tubo realizzato in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 mostra in vista laterale schematica con i vari strati parzialmente asportati, un secondo spezzone del tubo di figura 1, posto alla destra dello spezzone illustrato in figura 1;

- la figura 3 mostra in vista laterale schematica una prima estremità del tubo delle figure 1 e 2; e

- la figura 4 mostra in vista laterale schematica con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre, parte di un elemento riscaldante utilizzato nel tubo delle figure 1 e 2.

Con riferimento alle figure citate à ̈ stato globalmente indicato con il numero di riferimento 1 un tubo flessibile multistrato riscaldabile elettricamente, realizzato secondo la presente invenzione.

In generale, il tubo 1 comprende innanzi tutto almeno uno strato interno 2 (detto anche guaina o sottostrato) che definisce il condotto per il passaggio di un fluido da trasportare. Tale strato à ̈ vantaggiosamente realizzato in materiale impermeabile a fluidi (gas compresi).

Attorno allo strato interno 2 à ̈ poi coassialmente montato almeno uno strato di copertura 3, preferibilmente anch’esso realizzato in materiale impermeabile ai fluidi.

Analogamente ai tubi noti, poi, un primo elemento riscaldante 4 à ̈ montato attorno allo strato interno 2 in corrispondenza dello strato di copertura 3 o all’interno di esso. Con questa definizione si intende qualsiasi posizionamento del primo elemento riscaldante 4, vale a dire: annegato nello strato di copertura 3; in corrispondenza della superficie interna dello strato di copertura 3 (come nelle unite figure); in corrispondenza della sua superficie esterna, ecc… Si noti inoltre che l’elemento riscaldante può essere direttamente applicato sulla superficie esterna dello strato interno 2 così come essere separato da essa da uno più strati intermedi. Vantaggiosamente, lo strato di copertura 3 può essere realizzato a base di gomma vulcanizzata e può inglobare almeno parzialmente il primo elemento riscaldante 4.

Nelle forme realizzative preferite, oltre agli elementi appena indicati, il tubo 1 può comprendere sia una pluralità di ulteriori strati, sia eventuali elementi di rinforzo (quali spirali metalliche) o di altro tipo. A titolo di esempio, il tubo 1 illustrato nelle figure 1 e 2 comprende un primo strato di tessuto 5 montato tra lo strato interno 2 ed il primo elemento riscaldante 4, un secondo strato di tessuto 6 montato sullo strato di copertura 3, ed uno strato di rivestimento 7 che definisce la superficie esterna del tubo 1.

Analogamente a quanto accade per i tubi noti, anche nel contesto della presente invenzione il primo elemento riscaldante 4 comprende in pratica una pluralità di resistenze alimentate in parallelo e presenta una coppia di terminali di alimentazione 8 accessibili in corrispondenza di una prima estremità 9 del tubo 1 (figura 3). La coppia di terminali di alimentazione 8 à ̈ collegabile in uso ad una alimentazione elettrica per alimentare corrente alle citate resistenze in parallelo. Per quanto riguarda queste ultime, analogamente a quanto avviene nei tubi noti, con tale definizione si intende qualsiasi tipo di resistenza; esse possono cioà ̈ essere costituite sia da resistenze concentrate (quali filamenti conduttivi - resistivi) sia da resistenze diffuse (quali riempimenti conduttivi – resistivi collegati in modo continuo a dei cavi di alimentazione).

Nella forma realizzativa illustrata, il primo elemento riscaldante 4 à ̈ costituito una coppia di cavi elettrici 10 isolati, disposti affiancati, attorno ai quali à ̈ avvolto a spirale almeno un filamento 11 resistivo. Come si vede in figura 4, i cavi elettrici 10 da un lato definiscono i terminali di alimentazione 8, dall’altro presentano alternativamente e ripetutamente, lungo lo sviluppo del primo elemento riscaldante 4, dei tratti 12 non isolati in corrispondenza dei quali il filamento 11 à ̈ in contatto elettrico con i cavi 10 stessi. In questo modo, ciascun spezzone di filamento 11 disposto tra un tratto 12 non isolato di un cavo 10 ed un tratto 12 non isolato dell’altro cavo 10, definisce una resistenza in parallelo a tutte le altre. Vantaggiosamente, inoltre, il filamento 11 à ̈ realizzato in materiale a resistenza termicamente autoregolante, vale a dire materiale in grado di autoregolare l’assorbimento di corrente, grazie alla variazione della propria resistività in funzione della temperatura, in modo tale da raggiungere e mantenere una temperatura di regime predefinita in assenza di controlli esterni sull’alimentazione elettrica. Preferibilmente, poi, l’elemento riscaldante presenta una guaina di contenimento 13 resistente al calore, ad esempio a base di silicone.

In altre forme realizzative, comunque, possono essere adottati elementi riscaldanti di altro tipo, quali quelli descritti nei brevetti US 5245161, US 4816649, US 4523086, US 4725713, US 2010126986, DE 3346191, DE 102008062682, US 5910266 e US 4100673, il cui relativo contenuto sul punto à ̈ qui incorporato per riferimento.

A differenza di quanto previsto nei tubi oggi noti, in accordo con la presente invenzione il primo elemento riscaldante 4 non si estende dalla prima 9 alla seconda estremità 14 del tubo 1, ma solo dalla prima estremità 9 sino in corrispondenza di una prima posizione intermedia 15 posta tra la prima 9 e la seconda estremità 14 del tubo 1 stesso.

In accordo con la presente invenzione, infatti, il tubo 1 comprende inoltre almeno un secondo elemento riscaldante 16, analogo al primo, montato anch’esso attorno allo strato interno 2. Tale secondo elemento riscaldante 16 à ̈ posto a valle del primo con riferimento alla direzione che va dalla prima alla seconda estremità 14 del tubo 1. Il secondo elemento riscaldante 16, infatti, si estende a partire dalla prima posizione intermedia 15 verso la seconda estremità 14. A seconda delle forme realizzative (e della lunghezza del tubo 1), come meglio descritto nel seguito il secondo elemento riscaldante 16 può estendersi per tutta la lunghezza residua del tubo 1 sino alla seconda estremità 14 (o sino al punto in cui deve terminare il tratto riscaldato), o solo per una parte di essa. In questo secondo caso, il tubo 1 comprenderà uno o più elementi riscaldanti aggiuntivi (non specificamente illustrati in quanto analoghi agli altri) come spiegato nel seguito.

Con riferimento alle unite figure 1 e 2, in cui sono presenti solo il primo elemento riscaldante 4 ed il secondo elemento riscaldante 16, il primo elemento riscaldante 4 si estende dalla prima estremità 9 (lato sinistro di figura 1) sino alla prima posizione intermedia 15 (figura 2), mentre il secondo elemento riscaldante 16 si estende dalla prima posizione intermedia 15 sino alla seconda estremità 14 del tubo 1 (parte destra di figura 2).

In accordo con la presente invenzione, poi, il tubo 1 comprende inoltre una coppia di conduttori 17 elettrici, distinti dal primo 4 e secondo elemento riscaldante 16 ed indipendenti da essi. Tali conduttori 17 elettrici (figure 1 e 2) si estendono dalla prima estremità 9 almeno sino alla prima posizione intermedia 15 per alimentare elettricamente il secondo elemento riscaldante 16 in parallelo al primo elemento riscaldante 4. Come si vede in figura 2, infatti, i conduttori 17 elettrici, dopo essersi sviluppati parallelamente al primo elemento riscaldante 4 (ed a fianco di esso, uno su ciascun lato) sino alla prima posizione intermedia 15, in corrispondenza di quest’ultima sono elettricamente connessi ai terminali 18 del secondo elemento riscaldante 16.

Va notato che sebbene in figura 1 sia i conduttori 17 sia l’elemento riscaldante siano illustrati interrotti per chiarezza espositiva, in realtà essi si estendono sino alla prima estremità 9 laddove possono presentarsi come illustrato in figura 3.

Vantaggiosamente, poi, per garantire un riscaldamento più uniforme del tubo 1, il secondo elemento riscaldante 16 ha lunghezza inferiore rispetto al primo elemento riscaldante 4 (ciò allo scopo di compensare la caduta di tensione che si ha sui due conduttori 17 sino alla prima posizione intermedia 15).

Come già anticipato, nelle forme realizzative più complesse (destinate per lo più a tubi di lunghezza relativamente elevata), la presente invenzione prevede che il secondo elemento riscaldante 16 si estenda solo sino in corrispondenza di una seconda posizione intermedia posta ad una certa distanza dalla seconda estremità 14. In questo caso, infatti, il tubo 1 comprende anche uno o più elementi riscaldanti aggiuntivi, analoghi al primo e secondo, anch’essi montati attorno allo strato interno 2 ed affiancati in successione a partire dalla seconda posizione intermedia sino alla seconda estremità 14 del tubo 1. Ciascun elemento riscaldante aggiuntivo à ̈ quindi disposto rispetto all’elemento riscaldante che lo precede (dal lato della prima estremità 9 del tubo 1), come il secondo elemento riscaldante 16 à ̈ disposto rispetto al primo elemento riscaldante 4. Di conseguenza, la figura 2 può essere interpretata anche come rappresentazione dell’ultimo elemento riscaldante aggiuntivo del tubo 1.

Per poter alimentare elettricamente gli elementi riscaldanti aggiuntivi, il tubo 1 comprende poi almeno una coppia di conduttori 17 elettrici, distinti dagli elementi riscaldanti, che si estendono dalla prima estremità 9 almeno sino in corrispondenza del lato di ciascun elemento riscaldante rivolto verso la prima estremità 9 stessa. Tali conduttori 17 elettrici sono collegati agli elementi riscaldanti aggiuntivi in modo tale da alimentare ciascuno di essi in parallelo agli altri.

A seconda delle esigenze, può essere previsto sia che il tubo 1 comprenda un’unica coppia di conduttori 17 elettrici per l’alimentazione di tutti gli elementi riscaldanti a valle del primo (con riferimento alla direzione che va dalla prima alla seconda estremità 14) ai quali gli elementi riscaldanti sono collegati in parallelo, sia che esso comprenda una pluralità di coppie di conduttori 17 ciascuna delle quali collegata ad uno o più elementi riscaldanti a valle del primo, sino al caso limite di una coppia di conduttori 17 elettrici per ciascun elemento riscaldante.

Si noti che nel contesto della presente invenzione, ciascun conduttore può essere costituito da una pluralità di spezzoni connessi in serie (vantaggiosamente in corrispondenza del punto di collegamento ad un elemento riscaldante).

Di conseguenza, se il tubo 1 di figura 2 presentasse anche un elemento riscaldante aggiuntivo, si potrebbero avere due soluzioni realizzative alternative preferite.

In accordo con la prima soluzione si potrebbe utilizzare un’unica coppia di conduttori 17 elettrici collegati al secondo elemento riscaldante 16 in corrispondenza della prima posizione intermedia 15 ed estendentisi poi a fianco di esso sino ad una seconda posizione intermedia dove sarebbero connessi all’elemento riscaldante aggiuntivo.

In accordo con la seconda soluzione realizzativa, invece, si potrebbero utilizzare due coppie di conduttori 17, la seconda delle quali si estenderebbe parallelamente alla prima dalla prima estremità 9 alla prima posizione intermedia 15, e parallelamente al solo secondo elemento riscaldante 16 dalla prima posizione intermedia 15 alla seconda posizione intermedia.

Nel caso di utilizzo di più di due elementi riscaldanti in successione, poi, vantaggiosamente ciascuno di essi ha lunghezza inferiore rispetto all’elemento riscaldante che lo precede o, in altri termini, ad esso adiacente dalla parte della prima estremità 9 del tubo 1 (a sinistra nelle figure 1 e 2).

Nella forma realizzativa preferita, poi, come si vede nelle unite figure, ciascun elemento riscaldante e ciascun conduttore elettrico sono avvolti a spirale attorno allo strato interno 2. In altre forme realizzative, comunque, potranno essere utilizzate anche altre disposizioni.

Come illustrato in figura 1, infine, il tubo 1 può comprendere inoltre almeno una sonda di temperatura 19 inserita tra gli strati del tubo 1 stesso e dotata di una linea di connessione 20 (schematicamente illustrata da un monofilo) che si estende sino in corrispondenza della prima estremità 9 del tubo 1. Tale sonda 19 permette di rilevare la temperatura del tubo 1 in modo da permetterne il controllo (mediante un’alimentazione controllata di corrente ai vari elementi riscaldanti 4, 16).

Il funzionamento del tubo 1 oggetto della presente invenzione à ̈ analogo a quello dei tubi noti e per il resto discende in modo immediato dalla descrizione strutturale che precede.

La presente invenzione consegue importanti vantaggi.

Grazie alla presente invenzione, infatti, à ̈ stato possibile mettere a punto un tubo multistrato flessibile riscaldabile elettricamente, che garantisce una distribuzione di temperatura lungo il proprio sviluppo più uniforme rispetto ai tubi noti.

Va infine rilevato che la presente invenzione risulta di relativamente facile realizzazione e che anche il costo connesso alla sua attuazione non risulta molto elevato.

L’invenzione così concepita à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza.

Tutti i dettagli sono rimpiazzabili da altri tecnicamente equivalenti ed i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni dei vari componenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Tubo flessibile multistrato riscaldabile elettricamente comprendente: almeno uno strato interno (2) definente un condotto per il passaggio di un fluido da trasportare; almeno uno strato di copertura (3) coassialmente montato attorno allo strato interno (2); un primo elemento riscaldante (4) montato attorno allo strato interno (2) in corrispondenza dello/nello strato di copertura (3); il primo elemento riscaldante (4) comprendendo una pluralità di resistenze alimentate in parallelo e presentando una coppia di terminali di alimentazione (8) in corrispondenza di una prima estremità (9) del tubo (1), la coppia di terminali essendo collegabile in uso ad una alimentazione elettrica per alimentare corrente alle resistenze; caratterizzato: dal fatto che il primo elemento riscaldante (4) si estende lungo il tubo (1) dalla prima estremità (9) sino in corrispondenza di una prima posizione intermedia (15) posta tra la prima ed una seconda estremità (14) del tubo (1); dal fatto di comprendere inoltre almeno un secondo elemento riscaldante (16) analogo al primo, montato attorno allo strato interno (2) ed estendentesi dalla prima posizione intermedia (15) verso la seconda estremità (14); e dal fatto di comprendere inoltre almeno una coppia di conduttori (17) elettrici distinti dal primo e secondo elemento riscaldante (16) e che si estendono dalla prima estremità (9) almeno sino alla prima posizione intermedia (15) per alimentare elettricamente il secondo elemento riscaldante (16) in parallelo al primo elemento riscaldante (4).
2. 2. Tubo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il secondo elemento riscaldante (16) si estende sino in corrispondenza di una seconda posizione intermedia, dal fatto di comprendere inoltre uno o più elementi riscaldanti aggiuntivi analoghi al primo e secondo, montati attorno allo strato interno (2) ed affiancati in successione a partire dalla seconda posizione intermedia sino alla seconda estremità (14) del tubo (1), e dal fatto di comprendere almeno una coppia di conduttori (17) elettrici distinti dagli elementi riscaldanti e che si estendono dalla prima estremità (9) almeno sino in corrispondenza di un lato di ciascun elemento riscaldante rivolto verso la prima estremità (9), per alimentare elettricamente ciascun elemento riscaldante in parallelo agli altri.
3. 3. Tubo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto di comprendere un’unica coppia di conduttori (17) elettrici per l’alimentazione di tutti gli elementi riscaldanti a valle del primo, con riferimento alla direzione che va dalla prima alla seconda estremità (14), gli elementi riscaldanti essendo collegati ai conduttori (17) elettrici in parallelo.
4. 4. Tubo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di coppie di conduttori (17) ciascuna delle quali collegata ad uno o più elementi riscaldanti a valle del primo, con riferimento alla direzione che va dalla prima alla seconda estremità (14).
5. 5. Tubo secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto di comprendere una coppia di conduttori (17) distinta per ciascun elemento riscaldante a valle del primo, con riferimento alla direzione che va dalla prima alla seconda estremità (14).
6. 6. Tubo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il secondo elemento riscaldante (16) ha lunghezza inferiore rispetto al primo elemento riscaldante (4).
7. 7. Tubo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5 caratterizzato dal fatto che ciascun elemento riscaldante ha lunghezza inferiore rispetto all’elemento riscaldante ad esso adiacente dalla parte della prima estremità (9) del tubo (1).
8. 8. Tubo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ciascun elemento riscaldante e ciascun conduttore elettrico sono avvolti a spirale attorno allo strato interno (2).
9. 9. Tubo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ciascun elemento riscaldante comprende una coppia di cavi elettrici (10) isolati affiancati, attorno ai quali à ̈ avvolto a spirale almeno un filamento (11) resistivo, i cavi elettrici (10) definendo i terminali di alimentazione (8) e presentando alternativamente e ripetutamente, lungo lo sviluppo dell’elemento riscaldante, dei tratti (12) non isolati in corrispondenza dei quali il filamento (11) à ̈ in contatto elettrico con i cavi stessi per realizzare la pluralità di resistenze in parallelo.
10. 10. Tubo secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che detto filamento (11) Ã ̈ realizzato in materiale a resistenza termicamente autoregolante.
11. 11. Tubo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre almeno una sonda di temperatura (19) inserita tra gli strati del tubo (1) stesso e dotata di una linea di connessione (20) che si estende sino in corrispondenza della prima estremità (9) del tubo (1).