Procedimiento para la producción de un tubo calentable, tubo calentable y utilización del mismo.

Procedimiento para la producción de un tubo de conducción calentable,

que comprende las siguientes etapas:

a) Se extrude un tubo de dos capas con una capa interna aislante de la electricidad y una primera capa conductora de la electricidad,

b) por lo menos dos conductores de corriente eléctrica se enrollan en forma de espiral como electrodos alrededor de la primera capa conductora de la electricidad,

d) se aplica por extrusión una segunda capa que está constituida a base de una masa de moldeo conductora de la electricidad, siendo el espesor de esta capa de 0,1 a 1,5 mm,

e) se aplica una envoltura externa que está constituida a base de un material sintético aislante de la electricidad.

Procedimiento para la producción de un tubo calentable, tubo calentable y utilización del mismo

Es objeto del presente invento un procedimiento para la producción de un tubo calentable que está destinado al almacenamiento o al transporte de un medio líquido o gaseoso que ha de ser calentado, en cuyo caso por lo menos dos conductores de corriente eléctrica están empotrados como electrodos en una capa que está constituida sobre la base de una masa de moldeo conductora de la electricidad.

En el caso del transporte de unos medios líquidos o gaseosos a través de un tubo, con frecuencia se establece la necesidad de mantener a la temperatura del medio por encima de una determinada temperatura mínima. Tales tubos están constituidos usualmente sobre la base de unos materiales sintéticos; ellos pueden ser calentados de tal manera que, por una parte, estén adaptados al medio así como también, por otra parte, al material del tubo. Unos ejemplos de esto son unas conducciones para un combustible Diesel (es decir, para motores de ciclo Diesel), en cuyos casos se debe de evitar una separación por floculación de unos componentes parafínicos a unas temperaturas invernales, unas conducciones para sistemas de celdas de combustible así como unas conducciones deSCR.

Los vehículos automóviles con motores de ciclo Diesel poseen un catalizador que, con ayuda de una solución acuosa de urea, por medio de una reducción catalítica selectiva (del inglés "selective catalytic reduction"; con el acrónimo SCR), producen la desnitrogenación de los gases de escape, con el fin de disminuir las emisiones de óxidos de nitrógeno. La solución acuosa de urea utilizada, que es designada por la industria universalmente como AdBlue®, se congela no obstante a unas temperaturas de -11°C y por debajo de ésta. Por lo tanto, a estas temperaturas ya no se garantiza el transporte de la solución de urea desde el recipiente de reserva hasta el catalizador; por ello tampoco es posible realizar una desnitrogenación del gas de escape. Con el fin de evitar la congelación del AdBlue® también a unas bajas temperaturas, las conducciones deben de ser calentables y asegurar una descongelación del AdBlue® en el transcurso de un período de tiempo de aprox. 10 minutos.

Hay diversas posibilidades para calentar tales conducciones. Con frecuencia, en el momento actual unas normales calefacciones por resistencia eléctrica se enrollan alrededor del tubo para fluidos (véase el documento de solicitud de patente Internacional WO 2009/052849). Esto es, no obstante, susceptible de perturbaciones; además de ello, la resistencia eléctrica del arrollamiento de alambre tiene que ser adaptada a la longitud de la conducción y a las condiciones de montaje y del entorno.

Una elegante posibilidad, para calentar una conducción de este tipo, se describe en los documentos de solicitudes de patentes internacionales WO 2006/097765, WO 2006/090182, en el documento de patente alemana DE 39 00 821 C1, así como en el documento de solicitud de patente europea EP 0 306 638 Al. En el presente contexto, se trata en cada caso de un tubo de múltiples capas, en el que están presentes dos conductores, que discurren a lo largo del tubo y que están dispuestos de un modo desfasado en 180° uno respecto del otro dentro de una capa polimérica conductora de la electricidad. Debido al flujo de corriente eléctrica desde un conductor al otro tiene lugar el calentamiento en la capa conductora de la electricidad. Esta disposición tiene unas considerables ventajas técnicas y económicas en comparación con la simple calefacción por resistencia eléctrica. No obstante, en este caso es necesario el empotramiento directo de los conductores en el material sintético, y por consiguiente el contacto eléctrico entre la matriz y el conductor. Sin embargo, la incorporación exacta del hilo trenzado o del alambre en esta capa es muy difícil y se vuelve más problemática con unos diámetros más pequeños. Además de esto, tales conducciones tienen una flexibilidad empeorada. Además de esto, existe el peligro de que, al realizar una conformación térmica, al montar la conducción p.ej. en un vehículo automóvil en el caso de unos estrechos radios de flexión (una carga por flexión), en el caso de múltiples operaciones de congelación y descongelación (una deformación a bajas temperaturas) y en el caso de un uso prolongado, se modifique el contacto de la masa de moldeo conductora de la electricidad con los conductores. De esta manera se modifica el paso de los electrones desde el alambre o el hilo trenzado hasta la masa de moldeo conductora de la electricidad, lo que naturalmente tiene una influencia negativa sobre la capacidad de la conducción para ser calentada.

Una mejor flexibilidad de la conducción se obtiene en el caso de un enrollamiento de los electrodos en forma de una espiral. En el documento EP 0 312 204 A2 se divulga una conducción calentable, en la que dos electrodos están enrollados en forma de una espiral alrededor del tubo y empotrados en una capa conductora de la electricidad. El empotramiento se produce mediante el recurso de que los electrodos son revestidos en primer lugar con la masa de moldeo conductora de la electricidad; a continuación ellos son enrollados alrededor del tubo interior y luego envueltos con la masa de moldeo conductora de la electricidad mediante una cabeza de inyección transversal. De esta manera se minimiza la resistencia por contacto entre los electrodos y la capa conductora de la electricidad. No obstante, el procedimiento de empotramiento es costoso. Para el revestimiento de los electrodos se necesita una masa de moldeo conductora de la electricidad que fluya fácilmente, mientras que la masa de moldeo para la envoltura debe de ser aplicada como una capa relativamente gruesa. El documento EP 0 312 204 A2 prevé que la superficie de la capa de envoltura conductora de la electricidad tenga una forma cilindrica lisa; también las figuras de este documento muestran que los alambres conductores no se comprimen hacia afuera.

Se planteó la misión de evitar las desventajas del estado de la técnica y en particular la de poner a disposición un tubo de conducción, en cuyo caso, por una parte, se presente una fijación buena y duradera entre los electrodos y la matriz polimérica conductora de la electricidad con una pequeña resistencia eléctrica por contacto resultante a partir de ésta, y, por otra parte, la posición de los electrodos sea fácilmente detectable, para que ellos puedan ser puestos en contacto en los sitios deseados a través de un acoplamiento y puedan ser cargados con corriente eléctrica.

El problema planteado por esta misión se resolvió mediante un procedimiento para la producción de un tubo de conducción calentable, que contiene las siguientes etapas:

a) Se extrude un tubo de dos capas con una capa interna aislante de la electricidad y una primera capa conductora de la electricidad,

b) por lo menos dos conductores de corriente eléctrica se enrollan en forma de espiral como electrodos alrededor de la primera capa conductora de la electricidad,

c) se calienta opcionalmente la primera capa conductora de la electricidad con los conductores de corriente eléctrica enrollados, de tal manera que ella se reblandece junto a la superficie, y los conductores de corriente eléctrica se hunden e integran,

d) se aplica por extrusión una segunda capa que está constituida a base de una masa de moldeo conductora de la electricidad, siendo el espesor de esta capa de 0,1 a 1,5 mm, de manera preferida de 0,2 a 1 mm y de manera especialmente preferida de 0,2 a 0,8 mm,

e) se aplica una envoltura externa que está constituida a base de un material sintético aislante de la electricidad.

Mediante el empotramiento del conductor de corriente eléctrica entre las dos capas conductoras de la electricidad se disminuye la resistencia eléctrica por contacto.

El diámetro externo así como el espesor de la pared no están sujetos fundamentalmente a restricciones de ningún tipo; ellos se orientan solamente a la finalidad de utilización. Generalmente, sin embargo, se prefiere un diámetro externo situado en el intervalo de 2,5 a 50 mm, de manera preferida de 3 a 30 mm y de manera especialmente preferida de 4 a 25 mm, mientras que los espesores de la pared se sitúan de manera preferida en el intervalo de 0,8 a 4 mm, de manera especialmente preferida en el intervalo de 1 a 3 mm y de manera particularmente preferida en el intervalo de 1 a 2,5 mm. En este caso, no se toman en consideración las crestas de las ondas, que proceden de los conductores de corriente eléctrica que se estiran hacia afuera. Unas formas de realización dadas a modo de ejemplo, en cada caso expresadas como "el diámetro externo x el espesor de la pared",... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de un tubo de conducción calentable, que comprende las siguientes etapas:

a) Se extrude un tubo de dos capas con una capa interna aislante de la electricidad y una primera capa conductora de la electricidad,

b) por lo menos dos conductores de corriente eléctrica se enrollan en forma de espiral como electrodos alrededor de la primera capa conductora de la electricidad,

d) se aplica por extrusión una segunda capa que está constituida a base de una masa de moldeo conductora de la electricidad, siendo el espesor de esta capa de 0,1 a 1,5 mm,

e) se aplica una envoltura externa que está constituida a base de un material sintético aislante de la electricidad.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que entre las etapas b) y d) se lleva a cabo la siguiente etapa:

c) se calienta la primera capa conductora de la electricidad con los conductores de corriente eléctrica enrollados, de tal manera que ella se reblandece junto a la superficie, y los conductores de corriente eléctrica se hunden e integran,

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que

la capa interna aislante de la electricidad es de una sola capa o se compone de varias subcapas.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que

los conductores de corriente eléctrica son unos alambres, unos hilos trenzados o unas cintas.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que

los conductores de corriente eléctrica poseen un espesor situado en el intervalo de 0,1 a 2 mm.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que

después de la realización de la etapa d), los conductores de corriente eléctrica se destacan sobre la superficie del tubo a través de una cresta de onda.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que

las crestas de onda tienen una altura de 0,1 a 1,2 mm.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que

la masa de moldeo de las capas conductoras de la electricidad primera así como segunda contienen un negro de carbono contendor de conductividad eléctrica, un polvo de grafito y/o unas fibrillas de grafito.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que

la masa de moldeo de la primera así como de la segunda capa conductora de la electricidad tiene una resistencia eléctrica específica de paso situada en el intervalo de 10'3 a 101° Qm, efectuándose la medición, en la región de 104 Qm y por encima de ésta, según la norma DIN IEC 60093 y, en la región situada por debajo de 104 Qm, según la norma EN ISO 3915.

10. Tubo de conducción calentable, que se ha producido de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes.

11. Utilización del tubo de conducción calentable de acuerdo con la reivindicación 10 para la producción de una conducción de SCR, de una conducción para un combustible Diesel o de una conducción para un sistema de celdas de combustible.