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JOINT SPIRALE.
Obiet de l'invention.
La présente invention vise essentiellement à apporter des perfectionnements aux joints spiralés permettant d'améliorer leurs performances, et tout particulièrement à leur tenue à haute température, sans augmentation substantielle des coûts.
Arrière-plan technologique.
Les joints spiralés sont connus depuis de nombreuses décennies. Il s'agit essentiellement de joints flexibles, convenant pour des brides utilisées plus particulièrement dans l'industrie chimique, pétrochimique, la construction navale, etc.
Ce type de joints convient pour le vide et pour des pressions élevées pouvant atteindre 160 bars, à des températures cryogéniques ou très élevées.
La partie active du joint de ce type est constituée d'un feuillard métallique nervuré enroulé en spirale avec insertion entre chaque spire d'un ruban intercalaire souple. La nature du ruban intercalaire est choisie en fonction du milieu, en particulier de la pression, de la température, de la nature du fluide. Les premières et les dernières spires consécutives de la bande métallique sont soudées entre elles respectivement en début et en fin d'enroulement pour maintenir la cohésion. Généralement, les premières et les dernières spires ne comportent pas de ruban intercalaire, afin de faciliter ce soudage.
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Le joint doit essentiellement sa flexibilité aux bandes d'acier nervurées enroulées en spirale et de préférence à leur forme en"V". Il est bien connu que la sélection des matériaux, le nombre de spires, le profil et la déformation sous la pression de la bride déterminent l'efficacité du joint.
Les rubans intercalaires les plus couramment utilisés sont constitués d'une couche de matière de bourrage souple à base de fibres aramides, de graphite, de PTFE, de matières céramiques ou d'amiante.
Un grand nombre de ces matières ne résistent cependant pas au-delà de 450 OC (exceptionnellement jusqu'à 700 OC) par suite de la dégradation du ruban intercalaire.
But visé par l'invention.
La présente invention vise à améliorer les produits existants et augmenter la température de maintien en service du joint. Tout particulièrement, on vise à éviter l'utilisation d'amiante, dent les propriétés sont actuellement très contestées du point de vue sanitaire.
Elements caractéristiques de l'invention.
Le problème à la base de l'invention a été résolu par l'utilisation pour la constitution d'un joint spiralé à titre de ruban intercalaire souple d'un"papier mica" imprégné de résine du type silicone, ou d'une autre résine présentant des propriétés identiques.
Le choix spécifique de la résine du type silicone dépendra essentiellement des conditions d'usage selon les critères classiques de température, pression et nature du milieu, en particulier du fluide transporté.
Selon une forme d'exécution préférée de l'invention, on accorde la préférence à du "papier mica" à base de phlogopite, ou éventuellement en mélange avec de la muscovite, ou encore à base de muscovite uniquement. Le pourcentage du liant contenu dans le papier mica est avantageusement compris entre 3 et 20%
La présente invention se rapporte également à un
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procédé de réalisation d'un joint spiralé selon la présente invention caractérisé en ce que l'on utilise un ruban intercalaire souple constitué essentiellement de papier mica imprégné de silicone, et éventuellement adhérent à un support mécanique.
La présente invention se rapporte également à l'utilisation d'un joint spiralé selon la présente invention dans le domaine particulier de l'automobile, où les températures d'utilisation sont supérieures à 700 C.
Brève description des fiqures.
La présente invention sera mieux comprise en se référant aux figures annexées. La figure 1 est une vue en perspective d'un joint spiralé selon la présente invention.
La figure 2 est une vue prise en coupe selon un rayon du joint représenté à la figure 1.
Description d'un mode d'exécution préféré de l'invention.
10) Obtention d'un papier mica.
Il est connu de fabriquer des papiers mica directement à partir de"scraps"de mica, ces scraps étant la forme sous laquelle le minerai est extrait des mines.
La technique générale consiste à réduire le mica sous forme de paillettes (flakes), par exemple par une désintégration mécanique sous eau, et à traiter la pulpe ainsi obtenue sur une machine similaire aux machines de papeterie, afin de fabriquer un papier mica exempt de liant.
Deux types de papier mica sont aujourd'hui commercialisés, le papier muscovite, constitué exclusivement de minerai de mica de type muscovite, et le papier mica phlogopite, constitué exclusivement de minerai de type phlogopite.
Le papier mica est utilisé comme matière première pour la fabrication de ruban, de feuilles ou de stratifié (micanite). Pour cela, il doit être ultérieurement imprégné avec des liants organiques (résines) ou inorganiques afin de
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le rendre manipulable. En fonction de l'application finale, et principalement en fonction des performances thermiques recherchées, on choisira plus particulièrement un papier mica phlogopite, un papier mica muscovite ou un papier mica phlogopite/muscovite.
2 ) Transformation du papier obtenu.
La technique de réalisation préférée du ruban de papier mica comporte l'imprégnation à l'aide de résine silicone ou d'une résine équivalente d'un papier mica classique en utilisant par exemple une technique de"kiss coating"ou"deep coating".
Pour ce faire, la résine doit bien entendu être appliquée sous une forme de solution ou de suspension présentant une viscosité adéquate. En pratique, il s'est révélé que les taux de liant contenu dans le papier mica sont compris entre 3 et 20%..
Selon une forme d'exécution particulièrement préférée, le papier mica imprégné éventuellement à l'aide d'une résine adhésive est solidarisé à un support mécanique tel qu'un tissu de verre ou un mat de verre.
Le papier mica imprégné et muni de son support mécanique est enroulé en rouleaux appelés rouleaux-mère d'un mètre de large. Les rouleaux-mères peuvent ensuite être découpés de manière à réaliser des rubans de la largeur désirée, celle-ci étant fonction de l'épaisseur du joint spiralé à exécuter.
30) Réalisation du ioint spiralé.
Le joint spiralé (1) est représenté plus particulièrement aux figures 1 et 2.
Un feuillard métallique sous la forme d'un ruban possédant la largeur désirée, est déroulé, nervuré et ensuite enroulé en spirale. Après quelques spires (3) (par exemple les 4 premières) un ruban de papier mica imprégné (5), tel que décrit ci-dessus, est intercalé et le complexe feuillard métallique (7)/ruban de mica (5) est ensuite enroulé en spirale. Après un certain nombre de spires (qui est variable
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selon le diamètre du joint à réaliser), le ruban de mica est coupé, et on continue à enrouler le ruban métallique pendant quelques spires (9) (par exemple à nouveau 4 spires). Le ruban métallique est ensuite coupé, et des points de soudure sont réalisés en début et en fin d'enroulement.
De manière surprenante, les joints réalisés selon la présente invention présentent un comportement amélioré d'un point de vue mécanique. En particulier, leur comportement à haute température (à des températures supérieures à 700 OC) est avantageux.
En particulier, les joints ne se dégradent pas et les propriétés d'étanchéité ne sont pas altérées.
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SPIRAL JOINT.
Object of the invention.
The present invention essentially aims to provide improvements to the spiral seals which make it possible to improve their performance, and in particular their resistance to high temperature, without substantial increase in costs.
Technological background.
Spiral seals have been known for many decades. These are essentially flexible seals, suitable for flanges used more particularly in the chemical, petrochemical, shipbuilding, etc. industries.
This type of seal is suitable for vacuum and for high pressures up to 160 bar, at cryogenic or very high temperatures.
The active part of the joint of this type consists of a ribbed metal strip wound in a spiral with insertion between each turn of a flexible interlayer ribbon. The nature of the intermediate strip is chosen as a function of the medium, in particular of the pressure, of the temperature, of the nature of the fluid. The first and last consecutive turns of the metal strip are welded together respectively at the start and end of winding to maintain cohesion. Generally, the first and last turns do not have an intermediate strip, in order to facilitate this welding.
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The joint essentially owes its flexibility to the ribbed steel strips wound in a spiral and preferably to their "V" shape. It is well known that the selection of materials, the number of turns, the profile and the deformation under the pressure of the flange determine the effectiveness of the seal.
The most commonly used interlayer tapes consist of a layer of flexible packing material based on aramid fibers, graphite, PTFE, ceramic materials or asbestos.
Many of these materials, however, do not resist beyond 450 OC (exceptionally up to 700 OC) due to the degradation of the interlayer.
Aim of the invention.
The present invention aims to improve existing products and increase the temperature in which the joint is kept in service. In particular, we aim to avoid the use of asbestos, since the properties are currently very contested from a health point of view.
Characteristic elements of the invention.
The problem underlying the invention has been resolved by the use for the formation of a spiral joint as flexible interlayer of a "mica paper" impregnated with silicone-type resin, or another resin. having identical properties.
The specific choice of resin of the silicone type will essentially depend on the conditions of use according to conventional criteria of temperature, pressure and nature of the medium, in particular of the fluid transported.
According to a preferred embodiment of the invention, preference is given to "mica paper" based on phlogopite, or possibly mixed with muscovite, or even based on muscovite only. The percentage of the binder contained in the mica paper is advantageously between 3 and 20%
The present invention also relates to a
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process for producing a spiral joint according to the present invention, characterized in that a flexible interlayer tape is used which consists essentially of mica paper impregnated with silicone, and optionally adhered to a mechanical support.
The present invention also relates to the use of a spiral joint according to the present invention in the particular field of the automobile, where the temperatures of use are greater than 700 C.
Brief description of the figures.
The present invention will be better understood by referring to the appended figures. Figure 1 is a perspective view of a spiral joint according to the present invention.
FIG. 2 is a view taken in section along a radius of the joint shown in FIG. 1.
Description of a preferred embodiment of the invention.
10) Obtaining a mica paper.
It is known to make mica papers directly from mica "scraps", these scraps being the form in which ore is extracted from mines.
The general technique consists in reducing the mica in the form of flakes, for example by a mechanical disintegration under water, and in treating the pulp thus obtained on a machine similar to stationery machines, in order to produce a mica paper free of binder .
Two types of mica paper are marketed today, muscovite paper, consisting exclusively of muscovite type mica ore, and phlogopite mica paper, consisting exclusively of phlogopite type ore.
Mica paper is used as a raw material for the manufacture of tape, sheets or laminate (micanite). For this, it must be subsequently impregnated with organic (resin) or inorganic binders in order to
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make it manipulable. Depending on the final application, and mainly depending on the desired thermal performance, a phlogopite mica paper, a muscovite mica paper or a phlogopite / muscovite mica paper will be chosen more particularly.
2) Transformation of the paper obtained.
The preferred production technique of mica paper tape involves impregnation using silicone resin or an equivalent resin of a conventional mica paper using for example a technique of "kiss coating" or "deep coating".
To do this, the resin must of course be applied in the form of a solution or suspension having an adequate viscosity. In practice, it has been found that the levels of binder contained in the mica paper are between 3 and 20%.
According to a particularly preferred embodiment, the mica paper optionally impregnated using an adhesive resin is secured to a mechanical support such as a glass cloth or a glass mat.
The impregnated mica paper with its mechanical support is rolled up in rolls called mother rolls one meter wide. The master rolls can then be cut so as to produce tapes of the desired width, this being a function of the thickness of the spiral joint to be executed.
30) Realization of the spiral ioint.
The spiral joint (1) is shown more particularly in Figures 1 and 2.
A metal strip in the form of a ribbon having the desired width is unrolled, ribbed and then wound in a spiral. After a few turns (3) (for example the first 4) a ribbon of impregnated mica paper (5), as described above, is inserted and the metal strip complex (7) / mica ribbon (5) is then wound up. spiral. After a certain number of turns (which is variable
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depending on the diameter of the joint to be made), the mica tape is cut, and the metallic tape is continued to wind for a few turns (9) (for example again 4 turns). The metal tape is then cut, and welding points are made at the start and end of the winding.
Surprisingly, the seals produced according to the present invention exhibit improved behavior from a mechanical point of view. In particular, their behavior at high temperature (at temperatures above 700 ° C.) is advantageous.
In particular, the seals do not degrade and the sealing properties are not impaired.