СИСТЕМА НАГРЕВА ЖИДКОСТНОГО ТРУБОПРОВОДА
FLUID PIPELINE HEATING SYSTEM

Перекрестная ссылка на родственную заявку
Эта заявка заявляет приоритет по отношению к патентной заявке США порядковый номер 12/378435, также озаглавленной как Heated Fluid Conduits, Systems and Methods, зарегистрированной 13 февраля 2009 года, и к патентной заявке США порядковый номер 12/704269, озаглавленной как Heated Fluid Conduit End Covers, Systems and Methods, зарегистрированной 11 февраля 2010 года, обе из которых содержатся в данном документе по ссылке.
Уровень техники изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Это изобретение относится, в общем, к жидкостным трубопроводам, таким как шланги и трубы, более конкретно, к нагреваемым жидкостным трубопроводам, и, в частности, к жидкостным трубопроводам, нагреваемым с помощью полупроводникового резистивного нагрева, и к опрессованным, предпочтительно с водонепроницаемой оплеткой, наконечникам для таких труб.
Описание предшествующего уровня техники
Транспортные средства с селективным каталитическим нейтрализатором (SCR), называемые в Европе транспортными средствами класса Euro V, являются дизельными автотранспортными средствами, которые используют рабочую жидкость, чтобы снижать уровень выхлопов. Типично, SCR-транспортное средство имеет резервуар для карбамида, отдельный от топливного бака, который используется, чтобы перевозить рабочую жидкость, такую как автомобильный раствор карбамида или т.п. Автомобильный раствор карбамида (AUS) является раствором карбамида высокой чистоты в деминерализованной воде. AUS хранится в резервуаре для карбамида SCR-транспортного средства и впрыскивается в выхлопные газы транспортного средства для того, чтобы преобразовывать оксиды азота в элементарный азот и воду. SCR-транспортное средство может тогда преимущественно удовлетворять различным стандартам выбросов, таким как стандарт выбросов Euro V.
Проблема заключается в том, что AUS замерзает при температуре приблизительно минус одиннадцать градусов Цельсия. Для того чтобы гарантировать эффективность этого способа снижения выбросов в SCR-транспортном средстве, AUS необходимо поддерживать в жидком состоянии, чтобы допускать впрыск.
SCR-транспортные средства, как правило, используют нить накала или т.п., которая может быть запрессована в или обмотана вокруг AUS-шланга или трубопровода, чтобы не допускать замерзания AUS. Это является неэффективным и негибким решением, которое требует полной реконструкции трубопровода для жидкости, чтобы изменить свойства его нагрева. Таким образом, чтобы изменить характеристики нагрева конструкции с внутренним проводом, должна быть произведена другая партия шлангов; и удельное сопротивление на фут изменяется, когда шланг опрессовывается, либо посредством изменения шага проволочной сетки, размера провода, либо добавлением большего количества проводов в систему, либо посредством комбинации этих трех вариантов.
Также нефтебуровые установки работают в суровых климатических условиях, когда нефть добывается на Аляске, в Арктике и Антарктиде. Сейчас не является необычным запуск платформы при погоде в минус шестьдесят градусов Фаренгейта. Эта холодная погода оказывает неблагоприятное влияние на оборудование и гидравлические компоненты на буровой установке. При запуске гидравлической машины при таких низких температурах не является необычным перелом уплотняющих прокладок в клапанах и цилиндрах.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на жидкостные трубопроводы, системы и способы, которые нагревают жидкость в трубопроводе (шланге, трубе или т.п.). Настоящее изобретение является электрически нагреваемым шлангом или другим трубопроводом, который подогревает жидкость перед запуском ассоциированного оборудования, чтобы предотвращать повреждение уплотняющей прокладки и компонента в гидравлических системах, и/или который нагревает трубопровод для карбамида, чтобы предотвращать замерзание AUS. Варианты осуществления этого шланга могут использовать полупроводящий элемент из резины или углеродного волокна, чтобы создавать резистивный нагревательный элемент в шланге, или полупроводящую оплетку, расположенную вокруг шланга. Шланг может использоваться для множества различных приборов для нагрева жидкостей, которые транспортирует шланг. Материалами, которые могут быть нагреты, являются гидравлическая жидкость, карбамидные смеси для каталитических нейтрализаторов, трубопроводы консистентной смазки, трубопроводы жидкой смазки и/или т.п.
Полупроводящий резистивно нагреваемый шланг состоит из проводящей электричество резиновой трубки внутри шланга с сопротивляемостью приблизительно в 2-15 Ом на фут. Он также может состоять из композитного, плетеного, углеродного растяжимого элемента или углеродной оплетки, которая помещается поверх конструкции шланга, после того как шланг произведен. Эта трубка или оплетка вследствие электрического сопротивления будет нагреваться, когда напряжение прикладывается к ней, таким образом, чтобы обеспечивать электрический путь. Тепло, которое создается в трубе или оплетке, будет подогревать внутреннюю жидкость, понижая вязкость жидкости и предоставляя ей возможность протекать без повреждения компонентов. Эта трубка или оплетка может быть спроектирована в или на традиционном, армированном проволокой, гидравлическом шланге высокого давления, или углеродное волокно также может быть растяжимым элементом шланга. Когда электричество подсоединяется к трубке или оплетке, электричество будет протекать через трубку или оплетку к земле, давая в результате нагретый шланг, который находится в контакте с жидкостью.
Чтобы упрощать работу полупроводящей нагревательной оплетки, может быть полезно подогревать соединения, ассоциированные с шлангом или трубой. Если соединения не подогреваются вместе с шлангом, может быть затруднено прохождение жидкости через соединения. Следовательно, может быть полезным нагревать соединения вместе со шлангом, как, например, посредством удлинения нагревательной оплетки поверх соединений шланга. Также, предпочтительно, соединения шланга изолируются и защищаются с помощью проводки, предоставляющей электроэнергию нагревательной оплетке.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения способ предоставления нагреваемого жидкостного трубопровода, такого как шланг или труба, может включать в себя размещение полупроводящего материала на корпусе жидкостного трубопровода и приложение к корпусу жидкостного трубопровода электрического тока, нагревающего жидкостный трубопровод. В этих вариантах осуществления полупроводящий материал может содержать полупроводящий материал из углеродного волокна, который может быть выполнен из углеродных нитей или углеродного растяжимого армирующего материала. Если трубопровод является шлангом, полупроводящий материал может размещаться на трубке шланга или в рубашке.
Таким образом, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения нагреваемый жидкостный трубопровод, такой как шланг или труба, может иметь корпус с полупроводящим материалом, расположенным в нем, и может включать в себя средство для подключения источника электропитания к каждому концу трубопровода, чтобы предоставлять напряжение на концах трубопровода и ток через него, нагревающий жидкостный трубопровод. Этот полупроводящий материал может быть полупроводящим материалом из углеродного волокна, который может быть выполнен из углеродных нитей или углеродного растяжимого армирующего материала. В случае шланга полупроводящий материал может быть размещен в трубке шланга или в рубашке шланга.
Альтернативно, в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения способ нагрева жидкостного трубопровода может содержать размещение полупроводящей оплетки поверх жидкостного трубопровода и прикладывание к полупроводящей оплетке электрического тока, нагревающего оплетку и жидкостный трубопровод в ней. В соответствии с различными этими вариантами осуществления оплетка может содержать тканую оплетку, имеющую углеродные нити, которые являются, по меньшей мере, полупроводящими.
Следовательно, в других вариантах осуществления настоящего изобретения система нагрева жидкостного трубопровода может применять полупроводящую гибкую оплетку, расположенную поверх жидкостного трубопровода, и источник электропитания, подключенный к каждому концу оплетки, чтобы предоставлять напряжение на концах оплетки и результирующий ток через полупроводящую оплетку, нагревающий оплетку и жидкостный трубопровод. В частности, первый проводник может быть подключен с возможностью проведения тока к первому концу оплетки, а второй проводник подключен с возможностью проведения тока ко второму концу оплетки, источник электропитания соединен с проводниками, чтобы предоставлять напряжение на концах проводников и результирующий ток через полупроводящую оплетку. В этом варианте осуществления один из проводников, такой как провод, может быть расположен вдоль оплетки, как, например, внутри оплетки, так что свободные концы проводников находятся на одном и том же конце оплетки, упрощая подключение проводников к источнику электропитания, как, например, через электрическую систему транспортного средства или часть оборудования. В соответствии с различными вариантами осуществления оплетка является тканой оплеткой, имеющей углеродные нити, которые являются полупроводящими.
В некоторых вариантах осуществления такая система нагрева жидкостного трубопровода может включать в себя токопроводящее обжимное кольцо, расположенное на каждом конце шланга в токопроводящем контакте со шлангом, где первый проводник соединен с возможностью проведения тока с первым из обжимных колец, второй проводник соединен со вторым из обжимных колец, так что источник электропитания может быть подключен к проводникам, чтобы предоставлять напряжение между концами проводников и результирующий ток через полупроводящую оплетку.
Как отмечено выше, в различных вариантах осуществления источник электропитания может быть подключен к каждому концу трубопровода или оплетки. Однако в других вариантах осуществления одна клемма источника электропитания может быть подключена к каждому концу трубопровода или оплетки, а другая клемма источника электропитания может быть подключена к трубопроводу или оплетке в одной или более точках между ними.
Преимущественно, настоящая система нагрева оплетки дает возможность варьировать сопротивление на фут в сборке, чтобы удовлетворять требованиям нагрева, необходимым для отдельных длин трубопровода. С помощью оплетки с различными уровнями сопротивления, такими, которые могут быть выражены в Омах на фут, можно понижать сопротивление на фут для более длинной конструкции.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения оболочка может быть расположена поверх соединения, смонтированного на конце трубопровода, и/или поверх конца провода, соединяющего источник электропитания с концом трубопровода, при этом провод проходит через отверстие в оболочке. В некоторых вариантах осуществления оплетки настоящих трубопроводов, систем или способов оплетка может протягиваться поверх соединения, а оболочка может быть размещена поверх соединения и оплетки, протягивающейся поверх соединения, а также поверх конца проводника, соединяющего источник электропитания с концом оплетки, где опять же проводник проходит через отверстие в оболочке. Предпочтительно, оболочка изолирует соединение, удерживая произведенное тепло. Также, чтобы удерживать тепло, различные варианты осуществления могут применять изоляционную рубашку, расположенную поверх трубопровода (и оплетки).
Поскольку нагреваемые SCR или гидравлические шланги зачастую могут подвергаться воздействию осадков (т.е. дождю и снегу), непосредственно или косвенно, во время использования существует возможность проникновения влаги в конец шланга и прерывание электрического соединения. Большинство производителей SCR-шлангов используют обжим поверх оболочки, который не устраняет проникновение влаги в фитинги, приводя к прерыванию электрического соединения. Это, в свою очередь, будет прерывать нагрев шланга до тех пор, пока он не высохнет. Прерывание нагрева шланга и жидкости в шланге нежелательно. Таким образом, может быть полезным в соответствии с настоящим изобретением предусмотреть водонепроницаемую или, по меньшей мере, "погодостойкую" оболочку поверх концов шланга, которая изолирует влагу от контакта с электрической схемой.
Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением концы настоящего подогреваемого шланга укрыты от влаги, таким образом, предотвращая прерывание влагой нагрева шланга. Предпочтительно, такая оболочка содержит полученный литьем под давлением пластик, который будет покрывать конец разъема и уплотняющую прокладку вплотную с изолирующим материалом, покрывающим нагревающую оплетку и шланг. Формованный пластик также будет предпочтительно иметь возможность для изоляции вокруг силовых проводов, чтобы устранять проникновение влаги в электрическое соединение. В идеальном случае эта изоляция нагреваемого шланга также будет допускать производство полностью погружаемой в воду конструкции нагреваемого шланга.
Таким образом, в соответствии с такими вариантами осуществления настоящего изобретения нагреваемый жидкостный трубопровод может содержать не только жидкостный трубопровод, имеющий корпус с полупроводящим материалом, размещенным на нем, и, по меньшей мере, один провод, соединяющий источник электропитания с трубопроводом, чтобы предоставлять напряжение на концах трубопровода и электрический ток через него, чтобы нагревать жидкостный трубопровод, но также и концевую оболочку, опрессованную поверх фитинга, смонтированного на конце трубопровода, и поверх конца провода, соединяющего источник электропитания с концом трубопровода. Как обсуждалось выше, источник электропитания может быть подключен к каждому концу трубопровода, а также возможно другая клемма источника электропитания может быть подключена к трубопроводу в одной или более точках между ними. Предпочтительно, концевая оболочка изолирует фитинг, удерживая тепло, обеспечиваемое током, и изолирующая рубашка, расположенная поверх трубопровода, может удерживать тепло жидкостного трубопровода.
Таким образом, способ предоставления нагреваемого жидкостного трубопровода, имеющего опрессованные концевые оболочки, может содержать размещение полупроводящего материала на корпусе жидкостного трубопровода, опрессовывание концевой оболочки на конце трубопровода, фиксацию электрического проводника в контакте с корпусом трубопровода и приложение электрического тока, посредством электрического провода, через корпус жидкостного трубопровода, для нагрева жидкостного трубопровода. Как отмечено выше, полупроводящий материал может содержать полупроводящий углеродный материал, и полупроводящий материал может быть расположен внутри трубки шланга и/или на покрывающем слое шланга.
Альтернативно, система нагрева жидкостного трубопровода в соответствии с этими вариантами осуществления опрессованного наконечника может применять полупроводящую оплетку, расположенную поверх жидкостного трубопровода, где оплетка протягивается, по меньшей мере, частично, поверх фитинга, смонтированного на конце трубопровода. Источник электропитания может быть подключен к каждому концу оплетки и предоставлять напряжение на концах оплетки и результирующий электрический ток через полупроводящую оплетку, чтобы нагревать оплетку и жидкостный трубопровод, и концевая оболочка опрессовывается поверх, по меньшей мере, части фитинга и оплетки, протягивающейся поверх него. И снова, одна клемма источника электропитания предпочтительно подключается к каждому концу оплетки, а другая клемма источника электропитания может быть подключена к оплетке в одной или более точках между ними. Так же как и с вышеописанными вариантами осуществления, концевая оболочка предпочтительно изолирует фитинг, удерживая тепло, предоставленное посредством тока, а изолирующая рубашка может размещаться поверх трубопровода и оплетки, сохраняя нагрев оплетки и жидкостного трубопровода.
Следовательно, способ предоставления нагреваемого жидкостного трубопровода, имеющего опрессованные концевые оболочки, может содержать размещение полупроводящей оплетки поверх жидкостного трубопровода, опрессовывание концевой оболочки на конце жидкостного трубопровода, фиксацию конца оплетки и электрического проводника в контакте с оплеткой и приложение электрического тока, посредством электрического проводника, к полупроводящей оплетке, нагревая оплетку и жидкостный трубопровод в ней. Как отмечено, оплетка может содержать тканую оплетку, имеющую углеродные нити, которые, по меньшей мере, являются полупроводящими. Также аналогично тому, что обсуждалось выше, электрический ток может прикладываться посредством подключения первой клеммы источника электропитания к первому концу оплетки, подключения второй клеммы источника электропитания ко второму концу оплетки и предоставления напряжения от источника электропитания через клеммы. Альтернативно, электрический ток может прикладываться посредством подключения первой клеммы источника электропитания к каждому концу оплетки, подключения второй клеммы источника электропитания к оплетке между концами и выборочного предоставления напряжения от источника электропитания через клеммы. И снова трубопровод и оплетка могут быть изолированы, чтобы удерживать тепло.
Вышеприведенное описание скорее широко очерчивает признаки и технические преимущества настоящего изобретения для того, чтобы последующее подробное описание изобретения могло быть лучше понято. Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут описаны далее в данном документе, что формирует предмет изучения формулы изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что концепция и конкретный раскрытый вариант осуществления могут быть легко реализованы как основа для модификации или проектирования других структур для осуществления тех же целей настоящего изобретения. Также специалистам в данной области техники должно быть понятно, что такие эквивалентные конструкции не отступают от духа и рамок изобретения, которые изложены в прилагаемой формуле. Новые признаки, которые, как предполагается, будут характеристикой изобретения как для его организации, так и способа работы, вместе с дополнительными объектами изучения и преимуществами будут лучше понятны из последующего описания, когда рассматриваются совместно с сопровождающими чертежами. Должно быть определенно понятно, однако, что каждый из чертежей предоставлен только с целью иллюстрации и описания и не подразумевает определения ограничений настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Сопровождающие чертежи, которые объединены и формируют часть спецификации, в которой одинаковые числа обозначают одинаковые части, иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения. На чертежах:
Фиг. 1 - это частично фрагментированная иллюстрация варианта осуществления нагреваемого жидкостного трубопровода настоящего изобретения;
Фиг. 2 - это частично фрагментированная иллюстрация варианта осуществления системы нагрева жидкостного трубопровода в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 3 - это частично фрагментированная иллюстрация другого варианта осуществления системы нагрева жидкостного трубопровода в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 4 - это частично фрагментированная иллюстрация еще одного варианта осуществления системы нагрева жидкостного трубопровода в соответствии с настоящим изобретением, применяющим параллельные схемы нагрева;
Фиг. 5 - это иллюстрация в перспективе варианта осуществления оболочки для использования с различными вариантами осуществления настоящей системы нагрева жидкостного трубопровода;
Фиг. 6 - это иллюстрация в перспективе другого варианта осуществления оболочки для использования с различными вариантами осуществления настоящей системы нагрева жидкостного трубопровода;
Фиг. 7 - это иллюстрация в перспективе еще одного варианта осуществления оболочки для использования с различными вариантами осуществления настоящей системы нагрева жидкостного трубопровода;
Фиг. 8 - это частично фрагментированная иллюстрация сбоку варианта осуществления системы нагрева жидкостного трубопровода в соответствии с настоящим изобретением, применяющего оболочки соединений;
Фиг. 9 - это частично фрагментированная иллюстрация варианта осуществления нагреваемого жидкостного трубопровода настоящего изобретения, применяющего опрессованные концевые оболочки; и
Фиг. 10 - это иллюстрация в перспективе варианта осуществления системы нагрева жидкостного трубопровода в соответствии с настоящим изобретением, применяющего опрессованные оболочки для фитингов.
Подробное описание
На фиг. 1 показан фрагментированный вид варианта осуществления нагреваемого жидкостного трубопровода 100. Иллюстрированный трубопровод 100, шланг, показан как имеющий корпус 101 с полупроводящим материалом, размещенным на нем. Полупроводящий может принимать форму "рубленного" материала 105, расположенного в оболочке 108; тканого или плетеного полупроводящего текстильного материала 110 и/или 112; "рубленного" материала 115 и/или 117, расположенного в промежуточных слоях 116 и 118 шланга; и/или "рубленного" материала 120, расположенного в трубке 122. В иллюстрированном примере на фиг. 1 этот токопроводящий материал рассматривается, в целях иллюстрации, как углеродный армирующий материал. Предпочтительно, эти углеродные нити действуют как растяжимый армирующий материал в иллюстрированном шланге 100. Электрическая энергия, такая, которая может предоставляться через электрическую систему транспортного средства или часть оборудования, может подаваться к каждому концу трубопровода 100, например, через токопроводящие провода или т.п., электрически подключенные к шлангу, чтобы предоставлять напряжение на концах трубопровода 100 и ток через него, нагревающий жидкостный трубопровод 100 вследствие резистивной проводимости, обеспечиваемой полупроводящим армирующим материалом.
В соответствии с настоящим изобретением жидкостный трубопровод может быть шлангом, как иллюстрировано. Альтернативно, жидкостный трубопровод может быть трубой, такой как пластиковая труба, с полупроводящим материалом, расположенным на корпусе трубы.
В соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения система (200) нагрева жидкостного трубопровода, такая как иллюстрированная на фиг. 2, может применять полупроводящую оплетку 201, расположенную поверх жидкостного трубопровода 202, и источник 205 электропитания, который может быть предусмотрен электрической системой транспортного средства в электрической системе, ассоциированной с оборудованием, использующим жидкостный трубопровод. Этот источник электричества предпочтительно подключен к каждому концу оплетки 201. Например, первый проводник, такой как иллюстрированный провод 207, может быть подключен с возможностью проведения тока к первому концу 208 оплетки 201, а второй проводник, такой как иллюстрированный провод 210, может быть подключен с возможностью проведения тока ко второму концу 212 оплетки 201. Чтобы упрощать такое подключение, электрические разъемы 215 и 217 могут быть размещены на соответствующих концах 208 и 212 оплетки 201. Источник электропитания предоставляет напряжение между проводниками 207 и 210, и результирующий ток через полупроводящую оплетку 201 вызывает нагрев оплетки и, таким образом, трубопровода в ней вследствие электрически полупроводящей природы материала, формирующего оплетку. Предпочтительно, токопроводящие провода 207 и 210 размещаются вдоль оплетки так, что концы проводов, подключенных к источнику электропитания, находятся на одном и том же конце конструкции 200 шланга (конце 212 оплетки 201 на фиг. 2). Один или оба провода 207 и 210 могут быть, по меньшей мере, частично размещены либо внутри оплетки 201, либо в дополнительном внешнем покрытии шланга, таком как иллюстрированная изоляционная оплетка 220. Изоляционная оплетка 220 может быть выполнена из любого материала, который достаточно удерживает тепло, производимое оплеткой 201 шланга, например, из пенорезины с замкнутыми ячейками.
Предпочтительно, оплетка 201 является гибкой. Оплетка может содержать ткань, имеющую углеродные нити, которые являются полупроводящими, аналогично шлангу на фиг. 1. Жидкостный трубопровод иллюстрирован как шланг 202. Однако жидкостный трубопровод может быть трубой, такой как пластиковая или металлическая труба.
Альтернативный вариант осуществления системы 300 нагрева жидкостного трубопровода иллюстрирован на фиг. 3. В соответствии с настоящим изобретением система 300 может включать в себя полупроводящую оплетку 301, аналогичную оплетке 201 выше, расположенную поверх жидкостного трубопровода 302. Электропроводящее обжимное кольцо 315 или 317 размещается на каждом конце, 308 и 312, соответственно, оплетки 301 в электрически проводящем контакте с оплеткой 301. Первый проводник подключен с возможностью проведения тока к первому обжимному кольцу 315, а второй проводник 310 подключен ко второму обжимному кольцу 317. Источник 305 электропитания, подключенный к проводникам 307 и 310, предпочтительно предоставляет напряжение на концах проводников и результирующий ток через полупроводящую оплетку 301. Как и с вариантом осуществления 200 выше, оплетка 301 также предпочтительно является гибкой и может содержать тканый материал оплетки, имеющий углеродные нити, которые являются полупроводящими. Также аналогично варианту 200 осуществления жидкостный трубопровод в системе 300 может быть шлангом (как показано на фиг. 3), металлической трубой, пластиковой трубой или т.п. Альтернативно, вариант осуществления, аналогичный показанному на фиг. 3, может применять непроводящие обжимные кольца, которые могут удерживать конец провода в электрически проводящем контакте с полупроводящей оплеткой или корпусом шланга, при предоставлении тока через шланг или полупроводящий корпус, чтобы нагревать трубопровод в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 4 - это частично фрагментированная иллюстрация варианта осуществления системы 400 нагрева жидкостного трубопровода, применяющего параллельные схемы нагрева. Параллельный нагрев может быть предусмотрен в любом варианте осуществления настоящего изобретения посредством подключения одной клеммы источника электропитания к каждому концу трубопровода или оплетки и другого конца источника электропитания к трубопроводу или оплетке в одной или более точках между ними. В целях иллюстрации фиг. 4 применяет такой вариант осуществления параллельной схемы нагрева к варианту осуществления оплетки, аналогичному варианту 200 осуществления, иллюстрированному на фиг. 2. Однако более чем две иллюстрированных параллельных схемы могут быть предусмотрены в соответствии с настоящими системами и способами. На фиг. 4 полупроводящая оплетка 401 размещается поверх жидкостного трубопровода 402, и источник 405 электропитания, такой, который может быть предусмотрен электрической системой транспортного средства в электрической системе, ассоциированной с оборудованием, использующим жидкостный трубопровод, подключается к оплетке 401. Одна клемма источника 405 электропитания предпочтительно подключается к каждому концу оплетки 401. Например, первый проводник, такой как иллюстрированный провод 407, может быть подключен с возможностью проведения тока к первому концу 408 оплетки 401, а второй проводник, такой как иллюстрированный провод 409, может быть подключен с возможностью проведения тока ко второму концу 412 оплетки 401, каждый из проводов 407 и 409 предпочтительно подключается к одной и той же клемме источника 405 электропитания. Третий проводник, такой как иллюстрированный провод 410, может быть подключен с возможностью проведения тока к оплетке 401 в некоторой другой точке(ах), такой как срединная точка 413, между концами 408 и 412. Чтобы упрощать такое подключение, электрические разъемы 415, 418 и 417 могут быть размещены на конце 408, срединной точке 413 и конце 412 соответственно. Источник электропитания предоставляет напряжение на концах проводов 407 и 410, а также на концах проводов 409 и 410, параллельным образом, результирующие токи через полупроводящую оплетку 401 вызывают нагрев оплетки и, таким образом, трубопровода в ней вследствие полупроводящей природы материала, формирующего оплетку. В варианте осуществления параллельной схемы трубопровод нагревается значительно быстрее. Например, вариант осуществления оплетки с одной схемой, такой как показанный на фиг. 2 и 3, может нагревать жидкость в трубопроводе от -20°F до 8°F в течение 30 минут, в то время как вариант осуществления параллельной схемы, такой как иллюстрированный на фиг. 4, может нагревать жидкость в трубопроводе от -20°F до 8°F в течение менее чем шести минут.
Дополнительно, как упомянуто выше, более чем две параллельных схемы могут быть предусмотрены в соответствии с настоящими системами и способами. В таких вариантах осуществления парные клеммы источника электропитания могут быть электрически соединены с возможностью проведения тока со шлангом или оплеткой в любом количестве пар по длине шланга или оплетки, чтобы предоставлять вышеупомянутые множественные параллельные схемы. Некоторые из этих вариантов осуществления могут использовать переключатель или т.п., чтобы управлять работой таких схем, или даже оптимальным числом схем. Например, в варианте осуществления, иллюстрированном на фиг. 4, разомкнутый переключатель в проводнике 407 или 409 может отключать ассоциированную схему. Дополнительно, или альтернативно, переключатель может размыкать проводник 410 и шунтировать его вывод на проводник 407 или 409, чтобы предоставлять трубопровод 400 с одной схемой резистивного нагрева по всей его длине.
Фиг. 5, 6 и 7 являются иллюстрациями в перспективе вариантов осуществления оболочек 500, 600 и 700 для использования с различными вариантами осуществления настоящих нагреваемых жидкостных трубопроводов и/или систем нагрева жидкостного трубопровода. Фиг. 8 - это частично фрагментированная иллюстрация варианта 800 осуществления системы нагрева жидкостного трубопровода в соответствии с настоящим изобретением, применяющим оболочки соединений, аналогичные оболочке 500 и 600, иллюстрированные на фиг. 5 и 6.
Оболочки 500, 600 и 700 обеспечивают защиту и изоляцию для быстросоединяемых соединений и проводов, такой как проводники 807 и 810, ассоциированных с нагреваемым жидкостным трубопроводом в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Показанные варианты осуществления оболочек 500, 600 и 700 состоят из парных отформованных пластиковых частей, расположенных вместе, чтобы формировать жесткие защитные покрытия для соединений и проводов. Проиллюстрированные варианты осуществления покрытий, каждый, содержат две части, которые, в целом, являются зеркальными отражениями друг друга, 501 и 502, 601 и 602 и 701 и 702. Две половины могут быть выполнены так, чтобы "защелкиваться вместе", таким образом, снижая какую-либо необходимость в клее или другом трудоемком способе соединения двух половин вместе. Альтернативно, или дополнительно, две части могут быть отлиты вместе в одной пресс-форме с небольшим количеством пластика, удерживающего их вместе. Это позволит двум частям "створчато" складываться для установки.
Оболочки 500 и 600 предназначены для использования на прямых концевых соединениях, в то время как вариант 700 осуществления предназначен для использования на коленчатом соединении с поворотом на 90 градусов. Однако в рамках настоящего изобретения предполагается, что любое число конфигураций фитингов может применяться и покрываться аналогичным образом в системе нагреваемого трубопровода. На внутренних поверхностях различных вариантов осуществления таких оболочек могут применяться выступы, чтобы зажимать трубопровод из гофрированных труб, другие типы оплеток, оболочек шланга или т.п. Эти выступы могут удерживать такую оболочку на месте и помогают предотвращать обнажение нагревающей оплетки.
Вместе с двумя отверстиями в оболочке для шланга и конца соединения (т.е. отверстия 503, 504, 603, 604, 703 и 704) может быть отдельное третье отверстие (605 или 705) для проводов, например, для проводников 801 или т.п. Как показано на фиг. 5, такое третье отверстие может не применяться в каждой оболочке, поскольку проводка для шланга может выходить только из одного конца шланга. В угловых версиях оболочки, таких как оболочка 700, проводка может выходить напротив конца соединения (т.е. на фиг. 7 соединение может протягиваться из отверстия 703, шланг выходить из отверстия 704, а проводка выходить из отверстия 705). Хотя отверстие 605 для проводки на фиг. 6 показано с углом, формирующим Y-образную форму, отверстие для проводки из оболочки, такой как оболочка 600, может быть размещено перпендикулярно соединению, давая в результате, в общем, T-образную оболочку. Внутренние поверхности выходов 605 или 705 проводки могут также иметь выступы, такие как выступы 606 и 607, видимые на фиг. 6, чтобы сцепляться с любым трубопроводом из гофрированных труб или т.п., защищающим проводку.
Дополнительно, отверстие (510, 511, 610, 611, 710 или 711) для доступа может быть расположено на любой стороне оболочки. Эти отверстия предоставляют возможность доступа к кнопке разъединения быстросоединяемых соединений или т.п. Это позволяет быстросоединяемым соединениям отсоединяться от адаптера без необходимости устранения всей оболочки. Это повышает удобство и скорость, с которой трубопровод, применяющий настоящую систему нагрева, может быть подсоединен или отсоединен от конкретной части оборудования. Также ожидается, что зазоры могут быть определены во внутренних выступах оболочки, чтобы допускать лучший поток воздуха в оболочке, чтобы улучшать нагрев соединения.
Как отмечено выше, нагреваемый SCR или гидравлические шланги могут подвергаться воздействию осадков, таких как дождь и снег. Варианты осуществления настоящего изобретения могут применять опрессованные наконечники, чтобы защищать нагреваемый шланг от влаги и прерывания нагрева. Предпочтительно, такая оболочка содержит полученный литьем под давлением пластик, который будет покрывать конец разъема и уплотняющую прокладку вплотную с каким-либо изолирующим материалом, покрывающим нагревающую оплетку и/или шланг. Отформованный пластик также будет предпочтительно иметь возможности для изоляции вокруг силовых проводов, чтобы устранять проникновение влаги в электрическое соединение.
Фиг. 9 - это частично фрагментированная иллюстрация варианта 900 осуществления нагреваемого жидкостного трубопровода настоящего изобретения, применяющего опрессованные концевые оболочки 901 и 902. В соответствии с настоящим изобретением нагреваемый жидкостный трубопровод 900 может, аналогично трубопроводу 100, иметь корпус с полупроводящим материалом, размещенным на нем, и один или более проводов 905 и 906, соединяющих источник 908 электропитания с трубопроводом, чтобы предоставлять напряжение на концах трубопровода и электрический ток через него, чтобы нагревать жидкостный трубопровод. Однако трубопровод 900 также применяет концевые оболочки 901 и 902, опрессованные поверх фитинга или т.п., смонтированного на конце трубопровода. Опрессованные поверх концевые оболочки 901 и/или 902 могут также быть опрессованы поверх конца провода 905, подключающего источник 908 электропитания к концу трубопровода. Аналогично тому, что обсуждалось выше, источник 908 электропитания может подключаться к каждому концу трубопровода, а также возможно другая клемма источника электропитания может подключаться к трубопроводу в одной или более точках между ними, как, например, обсуждалось выше относительно фиг. 4. Предпочтительно, концевые оболочки 901 и 902 изолируют свои фитинги, поверх которых они опрессованы, чтобы помогать удерживать тепло, производимое током. Изолирующая рубашка может быть размещена поверх трубопровода, как обсуждалось выше, чтобы удерживать тепло жидкостного трубопровода. Концы такой изолирующей рубашки могут быть захвачены опрессованными поверх наконечниками 901 и 902, чтобы удерживать ее на месте.
Способ предоставления нагреваемого жидкостного трубопровода 900, имеющего опрессованные поверх концевые оболочки 901 и 902, может содержать размещение полупроводящего материала на корпусе жидкостного трубопровода 900 и опрессовывание концевых оболочек 901 и 902 на конце трубопровода 900. Предпочтительно, это опрессовывание захватывает электрический проводник 905 в контакте с корпусом трубопровода 900. Электрический ток может затем подаваться к трубопроводу 900, посредством электрического проводника 905, через корпус жидкостного трубопровода 900, нагревая жидкостный трубопровод 900. Как отмечено выше, полупроводящий материал может содержать полупроводящий углеродный материал, и, как также отмечено выше, полупроводящий материал может быть размещен внутри трубки 122 шланга 900 и/или в покрывающем слое 108 шланга 900.
Фиг. 10 - это иллюстрация в перспективе варианта 1000 осуществления системы нагрева жидкостного трубопровода в соответствии с настоящим изобретением, применяющего опрессованные оболочки 1001 и 1002 для фитингов. Система 1000 нагрева жидкостного трубопровода может применять полупроводящую оплетку 1005, размещенную поверх жидкостного трубопровода 1001, где оплетка 1005 протягивается, по меньшей мере, частично поверх фитинга, смонтированного на конце трубопровода 1010. Источник 1008 электропитания может быть подключен к каждому концу оплетки 1005, чтобы предоставлять напряжение на концах оплетки 1005 и результирующий электрический ток через полупроводящую оплетку 1005, чтобы нагревать оплетку 1005 и жидкостный трубопровод 1010 в ней. Концевые оболочки 1001 и 1002 предпочтительно опрессовываются поверх, по меньшей мере, части фитинга и оплетки, протягивающейся поверх него. По меньшей мере, одна из клемм источника 1008 электропитания предпочтительно подключается к концам оплетки 1005, например, посредством проводов 1006 и 1007, а одна клемма источника электропитания может подключаться к оплетке 1005 в одной или более точках между ними, например, как обсуждалось относительно фиг. 4 выше, предпочтительно в конфигурации со знакопеременной полярностью. Как и в вышеописанных вариантах осуществления, концевые оболочки 1001 и 1002 предпочтительно изолируют фитинги, удерживая тепло, производимое током. Изолирующая рубашка 320, аналогично тому, как обсуждалось выше, может быть размещена поверх трубопровода и оплетки, поддерживая нагрев оплетки и жидкостного трубопровода. Предпочтительно, концы изолирующей рубашки 320 запрессовываются и удерживаются опрессованными оболочками 1001 и 1002.
Следовательно, способ нагрева жидкостного трубопровода 1010 может содержать размещение полупроводящей оплетки 1005 поверх жидкостного трубопровода 1010 и опрессовывание концевых оболочек 1001 и 1002 на концах жидкостного трубопровода 1010, захват конца оплетки 1005 и одного или более электрических проводников 1006 и/или 1007 в контакте с оплеткой 1005. Чтобы нагревать трубопровод 1010, электрический ток может подаваться, посредством электрических проводов 1006 и 1007, к полупроводящей оплетке 1005, нагревая оплетку 1005 и жидкостный трубопровод 1010 в ней. Как отмечено, оплетка 1005 может содержать тканую оплетку, имеющую углеродные нити, которые, по меньшей мере, являются полупроводящими. Также, аналогично тому, что обсуждалось выше, электрический ток может прикладываться посредством подключения первой клеммы источника электропитания к первому концу оплетки (как, например, через иллюстрированный провод 1006), подключения второй клеммы источника электропитания ко второму концу оплетки (как, например, через провод 1007) и предоставления напряжения от источника электропитания на клеммах. Альтернативно, электрический ток может прикладываться посредством подключения первой клеммы источника электропитания к каждому концу оплетки, подключения второй клеммы источника электропитания к оплетке между концами и выборочного предоставления напряжения от источника электропитания между клеммами, как, например, обсуждалось относительно фиг. 4 выше. Может быть предусмотрено больше промежуточных подключений клемм, предпочтительно в знакопеременной полярности, чтобы предоставлять возможность управления нагревом трубопровода по всей его длине.
Такие системы и способы предпочтительно предоставляют водонепроницаемый, или, по меньшей мере, погодоустойчивый, нагреваемый шланг. В идеальном случае изоляция нагреваемого шланга 9000, или изоляция системы 1000, как предусмотрено опрессованными наконечниками 9001 и 9002 или 1001 и 1002, соответственно, будет предоставлять пригодную для погружения в воду конструкцию нагреваемого шланга.
Хотя настоящее изобретение и его преимущества были описаны подробно, следует понимать, что различные изменения, замены и переделки могут быть выполнены в нем без отступления от духа и рамок изобретения, которые определены в прилагаемой формуле. Более того, рамки настоящей заявки не подразумевают ограничение конкретными вариантами осуществления процесса, машины, производства, химического соединения, средства, способов и этапов, описанных в спецификации. Как обычный специалист в данной области техники легко поймет из раскрытия настоящего изобретения, процессы, машины, производство, химические соединения, средства, способы или этапы, существующие в настоящее время, или которые будут разработаны позже, которые выполняют, по существу, ту же функцию или достигают, по существу, того же результата, что и соответствующие варианты осуществления, описанные в данном документе, могут быть использованы согласно настоящему изобретению. Соответственно, прилагаемая формула подразумевает включение в свои рамки таких процессов, машин, производства, химических соединений, средств, способов или этапов.