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PERFECTIONNEMENTS AUX ISOLANTS THERMIQUES FONCTIONNANT SOUS VIDE.
La présente invention concerne les panneaux thermiquement isolants flexibles et, en particulier, de tels panneaux isolants flexibles dans lesquels on a fait un certain vide et qui servent à 1'isolement des tabes ou des canalisations.
Les tubes qui nécessitent un isolement contre le froid ou contre le chaud9 sont généralement munis d'une couche épaisse de matière isolante, maintenue en position autour du tube par une enveloppe en matière textile.
Sur les tubes, la surface de la matière isolante augmente tellement rapidement avec .sbn augmenta,tion d'épaisseur que l'on atteint vite le moment où une augmentation ultérieure d'épaisseur ne contribue pratiquement plus à l'isolement du tube.
Par contre, une mince paroi isolante, hautement efficace autour d'un tube, comme celle que l'on va décrire, produit un isolement bien supérieur à ce que l'on peut obtenir avec des isolements ordinaires, quelle que soit leur épaisseur. Bien qu'un isolement sous vide, autour des tubes, soit très efficace parce qu'il concentre un très bon isolement de faible épaisseur au voisinage immédiat du tube, son usage a été très limité dans le passé, car chaque section isolante était habituellement faite pour s'adapter à la section correspondante d'un tube.
La présente invention a pour objet un isolement flexible, sous vide, constitué par un panneau isolant dans lequel on a fait un certain vide et qui est enroulé autour d'un tube, sans perdre son vide, ni ses qualités isolantes. Ce panneau comporte notamment des ondulations qui lui permettent d'être enroulé autour d'une surface arrondieo
Conformément à la présente invention, un tube, en métal imperméable aux gaz, est aplati pour constituer une enveloppe présentant des extré-
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mités sous forme d'ouvertures allongées.
Un panneau en fibres minérales, dont les filaments individuels ont une orientation quelconque, dans tous les sens, et qui se prolongent dans des plans parallèles à celui du panneau, est inséréà l'intérieur de l'enveloppe, après quoi les extrémités de celle-ci sont soudées; le panneau est alors mis sous presse pour la formation des ondulations à la surface du panneau. On fait régner dans l'enveloppe une pression, par voie pneumatique ou hydraulique, pendant la formation des ondulations, afin de donner au métal la tension mécanique appropriée.. La matière isolante est constituée, par exemple, par celle décrite dans le brevet déposé aux Etats-Unis d'Amérique le 14 juillet 1951 par MM. Strong & Bundy-Serial Nr.
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On peut ainsi utiliser un panneau de fibres de verre ayant une orientation complètement quelconque dans les trois directions, mais, si cette orientation quelconque est maintenue dans des plans perpendiculaires au trajet de la chaleur, l'effet isolant des fibres est bien meilleur. C'est pourquoi il est préférable d'utiliser des panneaux ainsi constitués.
La présente invention sera d'ailleurs bien comprise en se référant à la description qui suit et au dessin qui l'accompagne à titre d'exemple non limitatif et dans lequel : - La figure 1 montre un tube cylindrique.
- La figure 2 le représente après aplatissement sous forme de panneau.
- La figure 3 montre un type de matrice utilisé pour former des ondulations sur le panneau plat de la figure 2.
- La figure 4 représente un panneau isolant fabriqué selon la présente invention et mis en place autour d'un tube.
Le tube 10 de la figure 1 est en un métal quelconque imperméa- ble aux gaz; toutefois, il est préférable d'utiliser des métaux résistant à la corrosion et qui ont une faible conductibilité thermique, comme l'acier inoxidable ou l'alliage fer-nickel, connu sous le nom d'invar. Ce tu- be peut être fabriqué sans soudure, ou bien on peut le réaliser en enrou= lant une tôle métallique autour d'un mandrin et en soudant les bords longi- tudinaux 11.
Le tube 10 est alors aplati pour former un panneau 12 -Figure 2.
Un certain espace est ménagé à l'intérieur pour permettre l'insertion d'un panneau 13 en matière fibreuse de faible conductibilité thermique, comme les fibres de verre par exemple. L'une des extrémités du panneau 12 est alors scellée, par brasure ou par soudure, et ce panneau est placé dans une matrice à onduler, dont la moitié est représentée en 14 -figure 3. 11 est préférable que les ondulations soient parallèles aux extrémités scellées du panneau 12.
La matrice 14 à onduler le panneau est une matrice "femelle" dans laquelle les ondulations sont formées avec l'aide d'une pression hydraulique intérieure. On peut utiliser un fluide, comme de l'air par exemple; des liquides, tels que l'eau ou l'huile ne sont pas à recommander à cause de la contamination des fibres de verre. Les ondulations peuvent être formées avant que la laine de verre ne soit insérée, les ouvertures terminales du panneau étant ouvertes. Ce panneau peut être alors un peu écarté, pour faci- liter l'insertion de la fibre minérale.
Après la sortie de la matrice, le panneau 12 est vidé de son air et l'ouverture terminale est soudée. Le vidage peut se faire en plaçant le panneau 12 dans une chambre à vide (non représentée) et en scellant l'ou- verture terminale quand le panneau a été vidé; on pourrait, en variante, fixer un queusot (non représenté) en un endroit quelconque du panneau 12, pour servir à le relier à une machine à faire le vide. Le vide fait, le queusot est pincé et soudé tout près du panneau, pour former scellement.
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Les ondulations ayant été faites sur les deux cotes du panneau, on peut l'enrouler facilement autour de surfaces cylindriques. La figure 4 represente un tel panneau enroulé autour d'un tube 15. Les extrémités ouver- tes du panneau 12 sont, de préférence, soudées par résistance, pour que le joint se fasse en diminuant d'épaisseur jusqu'au bout. Cela permet de réaliser un enveloppement plus serré. Enfin, le raccord longitudinal extérieur est alors fermé au moyen d'un composé organique de scellement.
Le panneau 12 de fibres 13 est, de préférence, constitué par des fibres de verre. On en trouve dans le commerce sous divers diamètres. Il est préférable d'utiliser des fibres ayant un diamètre de moins de 25 microns et d'environ 2,5 micronso Tels qu'utilisés selon l'invention, les panneaux de fibres de verre sont, de préférence, précomprimés, jusqu'à présenter un poids de 160 à 480 grammes environ par dem3. Ce résultat peut être obtenu en comprimant le panneau jusqu'à ce qu'il ait les dimensions terminales désirées et en le chauffant pendant qu'il est comprimé, jusqu'à une température sapérieure à celle pour laquelle disparaissent les tensions mécaniques des filaments de verre, mais inférieure au point de ramollissement du verre.
En général, plus les fibres sont grosses, plus la matière obtenue est dense. On peut utiliser d'autres types de fibres ayant environ les mêmes gammes de dimensions et de densité.
La laine de laitier, la laine minérale, ou la laine de silice sont également satisfaisantes., Lorsque l'isolement doit être utilisé à de très hautes températures, il faut employer des fibres de Vycor, qui consistent principalement en dioxyde de silicium, car elles ne se ramollissent pas en-dessous de 1.000 Co D'autres fibres, en matières à point de fusion élevé, peuvent aussi être employées comme par exemple celles que l'on fait actuellement en alumineo
Quand le panneau 12 est soumis au vidage, les parois métalliques de l'enveloppe sont appliquées contre les couches de fibre de verre précompri- méeso Comme ces fibres sont très élastiques, elles offrent une résistance considérable à une compression ultérieure.
Les qualités isolantes du panneau augmentent avec la diminution de la pression de l'air dans ce panneau. Il est préférable de vider jusqu'à une pression inférieure à 300 microns de Hg. et, de préférence, jusqu'à 100 microns de Hg. Cependant, des résultats satisfais sants sont obtenus avec les fibres les plus fines, même avec des pressions atteignant 10 mm. de Hgo On a reconnu que les fibres de verre de l'intérieur peuvent facilement résister à la pression atmosphérique, sans être suffisamment comprimées au point de réduire les qualités isolantes du panneau.
En l'absence d'ondulations sur les deux faces du panneau, la pression extérieure aurait pour effet de le rendre très rigideo Par contre, les ondulations lui permettent d'être facilement enroulé autour d'un axe parallè- le à celui des ondulations.
Des panneaux isolants conformes à la présente invention ont des qualités isolantes au moins six fois supérieures à celles des panneaux d'é- paisseur comparable, en matières isolantes standard pour tubes. De la sorte, pour un même degré d'isolement, l'encombrement est beaucoup plus faible. On a trouvé, en outre, que les panneaux isolants flexibles de la présente inven= tion conservent une pression inférieure à 300 microns de Hg, pendant de longues périodes de temps, malgré l'enroulement subi au moment de leur installationo Cet enroulement ne provoque pas de tensions mécaniques élevées dans le panneau et ne fait pas perdre l'efficacité de la matière de remplissage, agissant comme milieu thermiquement isolant.
Bien qu'on n'ait représenté et décrit qu'un mode de réalisation de la présente invention, il est bien entendu que l'on ne désire pas se 1imiter à cette forme particulière donnée simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes utilisant les mêmes moyens techniques et avant même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.,
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IMPROVEMENTS TO THERMAL INSULATION WORKING IN VACUUM.
The present invention relates to flexible thermally insulating panels and, in particular, to such flexible insulating panels in which a certain vacuum has been created and which serve for the insulation of tables or pipes.
The tubes which require insulation against the cold or against the heat9 are generally provided with a thick layer of insulating material, held in position around the tube by a textile envelope.
On tubes, the surface area of the insulating material increases so rapidly with increasing thickness that the moment is quickly reached when a subsequent increase in thickness hardly contributes to the insulation of the tube.
On the other hand, a thin, highly efficient insulating wall around a tube, such as the one which will be described, produces an insulation much higher than what can be obtained with ordinary insulations, whatever their thickness. Although vacuum insulation around tubes is very effective because it concentrates very good thin insulation in the immediate vicinity of the tube, its use has been very limited in the past, as each insulating section was usually made. to adapt to the corresponding section of a tube.
The present invention relates to a flexible insulation, under vacuum, consisting of an insulating panel in which a certain vacuum has been created and which is wound around a tube, without losing its vacuum or its insulating qualities. This panel comprises in particular corrugations which allow it to be wrapped around a rounded surface.
In accordance with the present invention, a tube, of gas-impermeable metal, is flattened to form an envelope having ends.
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moths in the form of elongated openings.
A mineral fiber panel, the individual filaments of which have any orientation, in all directions, and which extend in planes parallel to that of the panel, is inserted inside the envelope, after which the ends of it these are welded; the panel is then put under press to form corrugations on the surface of the panel. A pressure is made to reign in the casing, pneumatically or hydraulically, during the formation of the corrugations, in order to give the metal the appropriate mechanical tension. The insulating material consists, for example, of that described in the patent filed for United States of America on July 14, 1951 by MM. Strong & Bundy-Serial Nr.
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Thus, a fiberglass board can be used having any orientation completely in all three directions, but if any orientation is maintained in planes perpendicular to the heat path, the insulating effect of the fibers is much better. This is why it is preferable to use panels thus formed.
The present invention will moreover be well understood with reference to the following description and to the drawing which accompanies it by way of nonlimiting example and in which: FIG. 1 shows a cylindrical tube.
- Figure 2 shows it after flattening in the form of a panel.
- Figure 3 shows a type of die used to form corrugations on the flat panel of Figure 2.
- Figure 4 shows an insulating panel manufactured according to the present invention and placed around a tube.
The tube 10 of Figure 1 is of any gas impermeable metal; however, it is preferable to use metals which are corrosion resistant and have low thermal conductivity, such as stainless steel or the iron-nickel alloy, known as invar. This tube can be made without welding, or it can be made by winding a metal sheet around a mandrel and welding the longitudinal edges 11.
The tube 10 is then flattened to form a panel 12 -Figure 2.
A certain space is left inside to allow the insertion of a panel 13 of fibrous material of low thermal conductivity, such as glass fibers for example. One of the ends of the panel 12 is then sealed, by soldering or by soldering, and this panel is placed in a corrugating die, half of which is shown in 14 -figure 3. It is preferable that the corrugations are parallel to the ends. panel seals 12.
The panel corrugator die 14 is a "female" die in which the corrugations are formed with the help of internal hydraulic pressure. It is possible to use a fluid, such as air for example; liquids such as water or oil are not recommended due to contamination of the glass fibers. The corrugations can be formed before the glass wool is inserted with the end openings in the panel open. This panel can then be moved a little apart, to facilitate the insertion of the mineral fiber.
After exiting the die, the panel 12 is emptied of its air and the end opening is welded. Emptying can be accomplished by placing the panel 12 in a vacuum chamber (not shown) and sealing the terminal opening when the panel has been emptied; one could, in a variant, fix a queusot (not shown) at any location on the panel 12, to serve to connect it to a vacuum machine. When the vacuum is created, the plug is pinched and welded close to the panel, to form a seal.
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The corrugations having been made on both sides of the panel, it can be easily wound around cylindrical surfaces. FIG. 4 shows such a panel wound around a tube 15. The open ends of the panel 12 are preferably resistance welded, so that the joint takes place while decreasing in thickness until the end. This allows for a tighter wrap. Finally, the outer longitudinal connection is then closed by means of an organic sealing compound.
The fiberboard 12 13 is preferably made of glass fibers. They are found commercially in various diameters. It is preferable to use fibers having a diameter of less than 25 microns and about 2.5 microns. As used according to the invention, the fiberglass panels are preferably precompressed, until they are present. a weight of 160 to 480 grams approximately per dem3. This can be achieved by compressing the panel until it has the desired terminal dimensions and heating it while it is being compressed, to a temperature above that at which the mechanical stresses of the glass filaments disappear. , but less than the softening point of the glass.
In general, the larger the fibers, the denser the material obtained. Other types of fibers having about the same size and density ranges can be used.
Slag wool, mineral wool, or silica wool are also satisfactory., When insulation is to be used at very high temperatures, Vycor fibers, which consist mainly of silicon dioxide, should be used, as they do not soften below 1.000 Co Other fibers, in materials with a high melting point, can also be used such as for example those currently made in aluminao
When the panel 12 is emptied, the metal walls of the casing are pressed against the layers of precompressed fiberglass. As these fibers are very elastic, they offer considerable resistance to subsequent compression.
The insulating qualities of the panel increase with the decrease in the air pressure in this panel. It is preferable to empty to a pressure of less than 300 microns of Hg. And preferably up to 100 microns of Hg. However, satisfactory results are obtained with the finest fibers, even with pressures up to 10 mm. de Hgo It has been recognized that interior glass fibers can easily withstand atmospheric pressure, without being sufficiently compressed to the point of reducing the insulating qualities of the panel.
In the absence of corrugations on the two sides of the panel, the external pressure would have the effect of making it very rigid. On the other hand, the corrugations allow it to be easily wound around an axis parallel to that of the corrugations.
Insulation panels according to the present invention have insulating qualities at least six times better than panels of comparable thickness, made of standard pipe insulating materials. In this way, for the same degree of isolation, the bulk is much smaller. It has further been found that the flexible insulating panels of the present invention retain a pressure of less than 300 microns of Hg, for long periods of time, despite the winding undergone at the time of their installation. This winding does not cause high mechanical stresses in the panel and does not lose the effectiveness of the filling material, acting as a thermally insulating medium.
Although only one embodiment of the present invention has been shown and described, it is understood that one does not wish to be limited to this particular form given simply by way of example and without any restrictive character. and that, consequently, all the variants using the same technical means and before the same object as the arrangements indicated above would come within the scope of the invention as they did.