Brevet FR2603086A1 — publié le 19880226

L'invention est relative à un tuyau chauffant destiné à véhiculer et å chauffer un produit, comprenant un conduit pour recevoir le produit et des moyens de chauffage de ce conduit. Un tel tuyau est notamment utilisé pour des produits visqueux, thermofusibles ou thermoplastiques, lesquels doivent être chauffés pour pouvoir être véhiculés. Ces produits sont par exemple employés pour coller, étancher et isoler. Dans les tuyaux existants, les moyens de chauffage de conduit sont généralement constitués par des éléments linéaires souples tels que des cordes électriquement conductrices qui sont enroulées autour du conduit de façon à former un grand nombre de spires, et qui sont destinées à être mises sous tension. Si de telles cordes conductrices permettent effectivement de chauffer le produit à véhiculer, il est apparu qu'elles présentaient plusieurs inconvénients. En premier lieu, puisque ces cordes chauffent le conduit uniquement selon des lignes et non selon toute la surface extérieure du conduit, cette surface ne peut être chauffée de façon uniforme. Lors du chauffage, il apparait donc des zones de surchauffe et des zones relativement froides qui ne permettent pas de chauffer le produit de façon suffisamment homogène. Or, l'industrie actuelle réclame de plus en plus de pouvoir chauffer un tel produit dans des plages de température très étroites. En outre, ce chauffage hétérogène conduit à une consommation en énergie accrue. En second lieu, lorsque ces cordes équipent un tuyau souple destiné à subir un grand nombre de flexions répétées, tel qu'un tuyau utilisé en association avec un robot mécanique, il a été observé que ces cordes cassent très rapidement. Cela s'explique notamment par le fait que ces cordes sont généralement de section très faible, donc mécaniquement fragiles. Les cordes conductrices présentent encore d'autres inconvénients. Ainsi, le procédé de fabrication d'un tuyau équipé de telles cordes est long à mettre en oeuvre, puisqu'il faut enrouler progressivement une corde, souvent plusieurs cordes, tout le long du tuyau. Dans le cas des longs tuyaux, cette opération est particulièrement délicate. Par ailleurs, chaque corde comporte à ses extrémités des moyens de raccordement électrique, qui sont assez fragiles. Egalement, on comprendra que le fait de rapporter sur un tuyau souple des cordes conductrices contribue à augmenter sa rigidité et donc à gêner le déplacement d'un appareil mobile qui y est raccordé, tel qu'un pistolet permettant la distribution du produit. En dernier lieu, étant donné que les cordes conductrices sont de section très faible, elles doivent être alimentées électriquement sous une tension relativement importante et habituellement égale à 200 V, afin qu'elles libèrent une énergie thermique suffisante. Un tel niveau de tension présente certains risques pour l'opérateur. Le but de l'invention est donc de proposer un tuyau du type décrit au début de l'exposé, qui ne comporte pas les inconvénients précités et qui, notamment, assure un chauffage très homogène du produit et dont les moyens de chauffage sont mécaniquement très résistants. Selon l'invention, le conduit du tuyau comprend une portion en un matériau électriquement conducteur et des moyens pour raccorder cette portion conductrice à une source d'énergie électrique, les moyens de chauffage étant constitués par ladite portion conductrice. Dans le cas où le tuyau est destiné à véhiculer un produit sous pression, un tube rigide métallique constitue lesdits moyens de chauffage. Dans le cas où le tuyau est destiné à véhiculer un produit sous pression, le conduit comprend un tube souple en un matériau résistant à la chaleur et une tresse métallique tubulaire entourant le tube souple, ladite tresse constituant lesdits moyens de chauffage. Avantageusement, le tuyau comprend des moyens de raccordement mécanique à ses deux extrémités, et des moyens pour isoler électriquement ces moyens de raccordement par rapport à la portion conductrice du conduit. D'autres détails et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, d'une forme de réalisation préférée donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés parmi lesquels La figure 1 est une vue, partiellement en coupe longitudinale, d'un tuyau selon l'invention, des moyens d'alimentation en énergie électrique étant symbolisés. La figure 2 est une variante du tuyau selon la figure 1. Le tuyau dessiné sur la figure 1 présente une extrémité 1 représentée dans sa configuration extérieure, et une extrémité 2 représentée dans sa configuration intérieure, et en coupe longitudinale, le tuyau étant progressivement dénudé depuis l'extrémité 1 jusqu'à l'extrémité 2 afin de faire apparaître ses différents constituants. Dans ce qui suit, on considérera que les deux extrémités du tuyau sont de constitution identique. Le tuyau comprend fondamentalement un conduit constitué d'un tube souple 3 en polytétrafluoréthylène et d'une tresse métallique tubulaire 4 en acier inoxydable entourant le tube 3. A chaque extrémité du conduit est disposée coaxialement à ce conduit une bague tubulaire 5 métallique en acier inoxydable qui est rendue solidaire du tube souple 3 et de la tresse métallique 1, d'une manière non représentée en détail, par sertissage. La bague 5 présente, du côté de son autre extrémité, un taraudage 6. Le tuyau comprend encore, à chaque extrémité, une pièce d'extrémité métallique 10 constituée d'une portion tubulaire 11 prolongée à une extrémité par une cuvette 12. La portion tubulaire Il présente à son extrémité libre et sur sa face extérieure un filetage 13 agencé pour coopérer avec le taraudage 6 de la bague 5. La cuvette 12 est ouverte du côté opposé à la portion tubulaire 11 et présente un taraudage 14 sur sa face intérieure et au voisinage de son extrémité libre. Les moyens pour raccorder mécaniquement chaque extrémité du tuyau avec un appareil non représenté d'alimentation en produit ou de distribution de produit, sont constitués par un raccord tubulaire métallique'20 fileté sur sa face extérieure et prolongé à une extrémité par une collerette 21 de dimensions adaptées pour pouvoir être logée dans la cuvette 12 de la pièce d'extrémité 10. Des moyens pour isoler électriquement le raccord tubulaire 20 par rapport à la pièce d'extrémité 10 comprennent une rondelle 22 en polytétrafluoréthylène en forme de cuvette pouvant loger la collerette 21 du raccord tubulaire 20 et disposée au fond de la cuvette 12 de la pièce d'extrémité 10. La rondelle 22 comporte un couvercle 23 de même matière grâce auquel la collerette 21 du raccord tubulaire 20 est emprisonnée. Le couvercle 23 comprend une portion tubulaire 24 axiale destinée à entourer le raccord tubulaire 20 sur une faible hauteur. Ces moyens d'isolement 22, 23 et le raccord tubulaire 20 sont rendus solidaires de la pièce d'extrémité 10 au moyen d'un écrou plat 19 fileté extérieurement et destiné à coopérer avec le taraudage 14 de la cuvette 12 pour fermer celle-ci. L'écrou 19 s'appuie contre le raccord tubulaire 20, par l'intermédiaire de la portion tubulaire 24 du couvercle 23. Contre la surface extérieure de la tresse 4 est plaquée une sonde pyrométrique 25 de faibles dimensions, capable de délivrer une tension électrique proportionnelle à la température qu'elle détecte, cette tension pouvant être transmise à un appareil de mesure au moyen de deux fils de raccordement 26, 27 fixés sur la sonde 25. Sur la cuvette 12 de chaque pièce d'extrémité 10 est fixée l'extrémité d'un fil 30 d'alimentation en énergie électrique, au moyen d'une cosse 31 sertie sur l'extrémité du fil 30 et vissée sur la cuvette 12. De préférence, le fil 30 est -enroulé selon quelques spires autour de la portion tubulaire 11 de la pièce d'extrémité 10. Un ruban en silicone 40 est enroulé autour de la tresse métallique 4 de façon notamment à coiffer la sonde pyrométrique 25. Une couche épaisse en silicone cellulaire 41 recouvre le ruban en silicone 40 et les extrémités du tuyau. Elle constitue un moyen d'isolement thermique. Une tresse 42 d'habillage est enfilée sur la couche en silicone cellulaire 41. Elle est constituée de téflon et de polyéthylène. Un manchon 43 en élastomère habille chaque extrémité du tuyau pour notamment contribuer à l'éthanchéi- té. Il est enfilé sur la tresse d'habillage 42. Les moyens d'alimentation du tuyau en énergie électrique comprennent un transformateur de tension 50 et un régulateur de température 51 dont les caractéristiques électriques sont définies en fonction de la résistivité que présente la tresse métallique 4, et de la puissance électrique nécessaire au chauffage du produit. Le primaire 52 du transformateur 50 est branché ensérie avec le régulateur de température 51, aux bornes d'une source de tension alternative symbolisée en 54 et constituée par le réseau 220 V. Le secondaire 53 du transformateur 50 est branché en parallèle sur le tuyau, au moyen des deux fils d'alimentation 30. Par ailleurs, le régulateur de température 51 est branché aux bornes de la sonde pyrométrique 25 au moyen des fils de raccordement 26, 27. Le ré gulateur de température 51 est agencé pour modifier la valeur du courant qui le traverse, et traverse le primaire 52 du transformateur 50, en fonction de la valeur de la tension aux bornes de la sonde pyrométrique 25 : une boucle d'asservissement est ainsi obtenue, qui permet de maintenir la température de la tresse métallique 4 à une valeur prédéterminée correspondant à la température à laquelle le produit doit être porté. On comprendra que la tresse métallique 4 présente une section offerte au passage du courant qui est sensiblement plus importante que celle d'une corde conductrice traditionnelle, donc une résistance sensiblement plus faible. Aussi, la tension du secondaire 53 du transformateur 50 est faible et comprise par exemple entre 10 et 25 V. On notera que la résistance de la tresse métallique 4 est fonction de sa longueur, c'est-à-dire de la longueur du tuyau, laquelle peut par exemple être comprise entre trois et huit mètres. Ainsi, pour une puissance déterminée, la tension aux extrémités de la tresse doit être ajustée en fonction de sa longueur. On utilisera donc, pour différentes longueurs de tresse, différents transformateurs présentant des tensions nominales différentes. Toutefois, pour des longueurs voisines de tresse, un seul type de transformateur sera utilisé, le régulateur de température ajustant automatiquement la valeur du courant en fonction de la résistance de la tresse. En utilisation, le tuyau est branché entre un appareil d'alimentation en produit et un appareil de distribution du produit auxquels il est relié par ses deux raccords tubulaires 20, lesquels sont vissés dans un taraudage correspondant ou reçoivent un écrou. Le courant électrique provenant du secondaire 53 du transformateur 50 traverse l'une des pièces d'extremité 10 du tuyau, la bague 5, s'écoule le long de la tresse 4 et ressort à l'autre extrémité du tuyau. La tresse 4 est ainsi chauffée par effet Joule, régulièrement sur toute sa périphérie et sur toute sa longueur, transmettant la chaleur au produit, au travers du tube souple 3, de la manière la plus uniforme possible. Selon l'invention, la tresse a donc deux fonctions distinctes. D'une part, elle résiste à la pression mécanique exercée par le produit, lequel est généralement véhiculé sous des pressions allant jusqu'à 600 bars. D'autre part, elle chauffe le produit. Quant au tube souple 3, il a pour fonction essentielle d'étancher le tuyau. Par ailleurs, il présente un coefficient de frottement très faible favorisant l'écoulement du produit. Dans le présent exemple de réalisation, il y a lieu de remarquer que la masse de produit contenue dans le tuyau est sous tension, puisqu'elle est en contact électrique avec les deux pièces d'extrémité 10 et les deux bagues 5. Cependant, aucun inconvénient n'en résulte dans la mesure où ce tuyau est destiné à véhiculer des produits électriquement isolants. Par contre, les rondelles isolantes 22'eut leur couvercle 23 isolent électriquement les raccords tubulaires 20 par rapport au tuyau; et donc tout dispositif relié à ces raccords. Toutefois, on peut envisager de supprimer ces moyens d'isolement, compte tenu de la faible valeur de la tension d'alimentation du tuyau. Dans le cas où l'utilisation du tuyau pour véhiculer un produit électriquement conducteur est envisagée, il peut être utile de modifier le tuyau d'une part en reliant les fils d'alimentation 30 directement avec la tresse métallique 4, et, d'autre part, en supprimant les bagues 5 et les pièces d'extrémité 10. Les raccords tubulaires 20 seront alors directement fixés sur le conduit, de façon à être isolés électriquement par rapport à la tresse 4. On notera que. le tuyau peut être soumis sans inconvénient à un grand nombre de flexions répétées, puisque le tube souple 3, la tresse 4 et les différentes couches 40, 41, 42' présentent tous une bonne résistance en flexion. Le temps de fabrication du tuyau selon l'invention est nettement réduit par rapport au temps de fabrication d'un tuyau classique, puisque selon l'invention, l'opération délicate consistant à enrouler une et souvent plusieurs cordes conductrices autour du conduit, est supprimée. La forme de réalisation de la figure 1 convient particulièrement quand le conduit doit être souple et présente un diamètre assez faible, par exemple un diamètre de 30 mm au niveau de la tresse. Dans le cas où le diamètre doit être plus important (jusqu'à 100 mm) où si la souplesse n'est pas exigée, on utilise avantageusement un tuyau conforme à la figure 2 sur laquelle on a seulement représenté une extrémité du tuyau correspondant à l'extrémité 2 du tuyau de la figure 1. Les éléments inchangés portent les mêmes références qu'en figure 1. Le conduit du tuyau est constitué uniquement par un tube métallique 60 présentant une collerette 61 à chaque extrémité. Dans cet exemple, il est relié à un autre tube métallique 62 présentant une collerette 63. Une rondelle plate électriquement isolante 64 est interposée entre les collerettes 61 et 63. Par ailleurs, des boulons 65 traversent les collerettes pour assembler les deux tuyaux 60, 62. Un manchon épaulé 66 et une rondelle 67 électriquement isolants sont interposés entre chaque boulon et les collerettes ils coopèrent ensemble pour isoler chaque boulon par rapport aux collerettes. En vue de véhiculer un produit électriquement conducteur, les tuyaux 60, 62 peuvent comporter un tube intérieur en polytétrafluoréthylène, notamment extrudé sur les tuyaux. Le tube métallique 60 reçoit le ruban en silicone 40 et d'autres couches analogues aux couches 41 et 42 de la figure 1. Selon la forme de réalisation de la figure 2, le tube métallique 60 remplit non seulement les fonctions assurées par la tresse de la figure 1, mais aussi la fonction d'étanchéité assurée par le tube souple 3 de la figure 1. L'invention ne concerne pas seulement des produits pâteux thermofusibles ou thermoplastiques. elle peut avantageusement être mise à profit pour véhiculer des fluides, tels que des liquides ou même des gaz qui doivent être chauffés. REVENDICATIONS 1. Tuyau chauffant destiné à véhiculer et à chauffer un produit tel qu'un produit thermofusible ou un fluide, comprenant un conduit pour recevoir le produit et des moyens de chauffage de ce conduit, caractérisé en ce que ledit conduit comprend une portion (4, 60) en un matériau électriquement conducteur et des moyens (30) pour raccorder ladite portion conductrice à une source d'énergie électrique, lesdits moyens de chauffage étant constitués par ladite portion conductrice (4, 60). 2. Tuyau selon la revendication 1, destiné à véhiculer un produit sous pression, dans lequel le conduit est un tube rigide métallique (60) qui constitue lesdits moyens de chauffage. 3. Tuyau selon la revendication 1, destiné à véhiculer un produit sous pression, dans lequel le conduit comprend un tube souple (3) en un matériau résistant à la chaleur et une tresse métallique tubulaire (4) entourant le tube souple, ladite tresse constituant lesdits moyens de chauffage. 4. Tuyau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, qui comprend des moyens de raccordement mé canique(20, 61, 65) à ses deux extrémités, et des moyens (22, 23, 66, 67) pour isoler électriquement ces moyens de raccordement par rapport à la portion conductrice du conduit. 5. Tuyau selon la revendication 4, dans lequel au moins une pièce d'extrémité (10) est fixée à chaque extrémité du conduit, lesdits moyens de raccordement mécanique (20) étant réunis à ladite pièce d'extrémité avec interposition desdits moyens d'isolement électrique (22, 23). 6. Tuyau selon la revendication 5, dans lequel lesdits moyens pour raccorder la portion conductrice (4) du conduit à une source d'énergie électrique (54) comprennent deux fils conducteurs (30) respectivement fixés aux deux pièces d'extrémités (10).