ES2346386A1 - Junta de estanqueidad. - Google Patents
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Abstract
La invención consiste en una junta de estanqueidad formada por capas de distintos materiales y fabricada por los métodos tradicionales de cortado, troquelado y prensado. Dicha junta se compone, básicamente, de dos anillos centrales, uno de grafito (1) y otro de material polimérico (2), unidos por sus caras externas con respectivos anillos de material metálico (3) y (4), confiriendo al conjunto final la resistencia mecánica necesaria. Estos últimos anillos de material metálico se encuentran unidos cada uno a su vez por su cara externa con, al menos, un anillo de material grafítico (5) y (6), aportando este material las propiedades necesarias para resistir altas presiones y temperaturas.
Description
Junta de estanqueidad.
La presente invención se encuadra dentro del
campo de las juntas de estanqueidad. Más concretamente, se refiere a
un tipo de junta de estanqueidad formada por capas de distintos
materiales que confieren al conjunto unas propiedades mejoradas con
respecto a su capacidad de aislamiento.
Por sus características, el grafito es un
material de uso universal para su empleo con altas presiones y
temperaturas, con una excepcional resistencia al vapor. De ahí que
el empleo de grafito expandido en la fabricación de juntas de
estanqueidad sea ampliamente conocido, cubriendo la mayoría de
servicios en refinerías, petroquímica e industria en general, como
por ejemplo en la industria de fabricación de aparatos químicos,
industria del automóvil, etc.
En general, el material de grafito se combina
con soportes de chapa metálica para mejorar su resistencia mecánica
así como su manejabilidad. Por ejemplo, en la patente 2147588 se
describe una junta de material blando del tipo grafito en la que
varias capas de dicho material son aplicadas por ambas caras sobre
un soporte metálico, las cuales están previamente prensadas en su
conjunto formando un perfil con forma de ondulaciones. Además, las
superficies exteriores de dicho material blando están cubiertas con
chapas metálicas delgadas, formando de esta manera el exterior de la
junta
De igual manera, la combinación de polímeros
como el PTFE con otros componentes, como láminas de grafito, láminas
de distintos metales, etc., en la fabricación de juntas es
ampliamente conocida, debido a su buena resistencia a la corrosión y
al ataque químico.
En la patente estadounidense US2006/0046025 se
describe un tipo de material para juntas así como un método para su
fabricación. Este material estaría compuesto por un número de capas
de grafito, siendo la capa más externa de PTFE o de otro tipo de
material aislante. La unión de estas capas tiene lugar mediante la
aplicación de una dispersión de fluoropolímero (PTFE) a modo de
agente adhesivo. Esta dispersión de PTFE como agente adhesivo puede
ser de base acuosa u orgánica (del tipo alcohol o similar). Una vez
que dicha dispersión se seca, las capas son sometidas a presión para
asegurar su correcta unión.
En una de las realizaciones preferentes
descritas en dicho documento, se añade a la disposición anterior una
capa central de metal expandido o metal perforado, de manera que sus
intersticios permitan una buena adhesión con las capas de grafito
adyacentes recubiertas de la dispersión de PTFE.
De igual manera, en ese mismo documento se
describe otra realización preferente en la que la lámina central de
metal expandido o similar es sustituida por una lámina de PTFE. En
este caso, las láminas exteriores de PTFE pueden ser omitidas de la
disposición, de manera que la capa más externa sea de grafito.
Por tanto, en la patente estadounidense antes
referida (US2006/0046025) se describe un material para juntas, que
aunque no emplea adhesivos convencionales entre las distintas
láminas que lo constituyen, se sirve de una dispersión de
fluoropolímero como agente adhesivo junto con una etapa posterior de
prensado, con el consiguiente incremento en coste y complejidad en
la fabricación. Además, este tipo de junta no dispone de capas
intermedias de acero u otro metal para mejorar la resistencia del
conjunto y la capa intermedia de PTFE ocupa toda la sección de la
junta.
Por su parte, la patente estadounidense
US2006/0181032 hace referencia a juntas híbridas constituidas por
polímeros que contienen inserciones de materiales corrugados. Una de
las realizaciones preferentes describe a un polímero PTFE de forma
anular, el cual tiene un diámetro interno y otro externo, que
definen un ancho W1. Este anillo de polímero forma una especie de
bolsillo abierto por la parte externa de la junta. En el interior de
este bolsillo se dispone un anillo de metal corrugado con un
diámetro interno y otro externo, que define un ancho W2, inferior al
ancho W1, de manera que queda colocado hacia la zona más interna del
bolsillo que forma el anillo de PTFE. La junta incluye además un
anillo de polímero PTFE de ancho W3. Este anillo se coloca también
dentro del bolsillo descrito de manera que rellena por la parte
externa de la brida el espacio que deja libre el anillo de acero
corrugado de ancho W3. Por otro lado, la unión entre las distintas
capas tiene lugar mediante el empleo de adhesivos.
En este tipo de junta la parte más interna de la
junta es de PTFE, con lo que mejora la capacidad de estanqueidad del
conjunto. No obstante, los costes de fabricación son elevados, tanto
por la cantidad de polímero empleado como por la configuración del
mismo en forma de bolsillo. Además, carece de láminas de grafito y
es necesario el empleo de adhesivos.
La junta de estanqueidad objeto de la presente
invención es del tipo de las empleadas principalmente en
conducciones de gases, aunque también es adecuada para el manejo de
líquidos. Se caracteriza por estar formado por una serie de capas de
materiales cada uno de los cuales aportan al conjunto unas
propiedades características. Este tipo de juntas es de las
fabricadas mediante el empleo de los procedimientos normales para
ello (cortado, troquelado y prensado), estando formada por una serie
de capas de grafito reforzadas con láminas de metal para aumentar su
resistencia. En la parte más interna, se dispone de un anillo
central de polímero dispuesto de tal manera que permita conseguir
una mejor estanqueidad ahorrando la mayor cantidad de material
posible, aprovechándose para ello de la expansión de este material
durante el prensado. Además, esta disposición no necesita el empleo
de adhesivos.
Un primer aspecto de la presente invención se
refiere a una junta de estanqueidad plana y circular formada por
varias capas de distintos materiales y fabricada por los métodos
tradicionales de cortado, troquelado y prensado. Según un corte
diametral A-A de la misma, siendo la parte interior
la que está en contacto con el fluido y la parte exterior la que
está en contacto con el ambiente, la junta de estanqueidad comprende
una capa central de grafito (1) con un radio interior (7) y un radio
exterior (8) que definen un ancho (W2).
Esta capa central de grafito se caracteriza por
ocupar la parte exterior de la junta en su zona central, mientras
que otra capa central (2), en este caso de material polimérico con
un radio interior (11) y un radio exterior (12) que definen un ancho
W3, ocupa la parte contigua interior de la misma.
Estas dos capas centrales (1) y (2) se
encuentran unidas por sus caras superiores e inferiores con sendas
capas de material metálico (3) y (4) de ancho (W1) definido por un
radio interior (9) y un radio exterior (10), los cuales confieren al
conjunto final la resistencia mecánica necesaria. El radio interior
(9) es mayor que el radio interior (11) de la capa (2) y menor que
el radio exterior (12) de la capa (2). El radio exterior (10) de la
capa (3) y (4) es mayor que el radio interior (7) de la capa (1) y
menor que el radio exterior (8) de la capa (1). Estas capas de
material metálico se encuentran unidas cada una a su vez por su cara
superior (la 3) e inferior (la 4) con al menos una capa de material
grafítico (5) y (6) respectivamente también de un ancho (W1),
aportando este material grafítico las propiedades necesarias para la
resistencia de la junta frente a altas presiones y temperaturas
durante su puesta en servicio.
Según otro aspecto de la invención, el radio
interior (7) de la capa central de grafito (1) puede ser igual al
radio exterior (12) de la capa de material polimérico (2).
Según otro aspecto de la invención, las capas
superior e inferior de grafito (5) y (6) pueden llevar superpuestas
a su vez una o varias capas de material polimérico (13) y (14), de
manera que mejoren el ajuste de la junta con las bridas, al tratarse
de un material con una compresibilidad mayor que el de tipo
grafítico.
Los materiales dispuestos según la configuración
señalada dan lugar a una junta de muy baja permeabilidad y alta
resistencia. Además, no es necesario el empleo de sustancias
adhesivas entre las distintas capas de materiales, ya que la unión
por prensado es suficiente para asegurar una correcta adhesión de
los mismos.
Según otro aspecto de la invención, el material
polimérico empleado para formar la capa central interior (2) como
las capas superior e inferior de la junta (5) y (6) puede ser
seleccionado del grupo constituido por PTFE, PTFE poroso, PTFE
expandido y PTFE microcelular.
Según otro aspecto de la invención, el material
metálico (3) y (4) empleado en la junta puede ser seleccionado el
grupo constituido por acero inoxidable, acero al carbono, aleación
de cobre, aleación de níquel, aleación de titanio y hastalloy.
Según otro aspecto de la invención, el material
grafítico empleado para formar la capa central exterior (1), como
las capas superior e inferior (5) y (6), puede ser seleccionado del
grupo consistente en grafito expandido laminado.
Según otro aspecto de la invención, el material
grafítico puede ser sustituido por otro del tipo cartón del empleado
en la fabricación de juntas.
A continuación se pasa a describir un dibujo que
ayuda a comprender mejor la invención y que se relacionan
expresamente con una realización de dicha invención que se presenta
como ejemplo ilustrativo y no limitativo de ésta.
La figura 1 muestra un corte diametral
A-A de la junta en la que se puede observar la
disposición de las distintas capas de material que la forman, la
zona interior, exterior, superior e inferior de la misma.
La figura 2 muestra una vista en planta de la
junta en la que se puede observar la disposición inicial de las
distintas capas de material que la forman.
A la vista de las figuras que se incluyen y de
acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en las mismas
una realización preferente aunque no limitativa de la invención, la
cual consiste tal y como se aprecia en las figuras en una junta
formada por capas de distintos materiales.
Esta junta comprende una capa central (1) de
grafito mineral puro expandido laminado de un espesor comprendido
entre 0,8 y 3 mm, con un radio interior (7) y otro exterior (8) que
definen un ancho (W2), y ocupando dicha capa la parte exterior de la
junta.
La junta comprende así mismo otra capa central
de PTFE expandido 100% puro (2), con un espesor comprendido entre
1,5 y 3 mm, con un radio interno (11) y otro externo (12) que
definen un ancho (W3), de manera que esta capa ocupa la parte
interior de la junta.
Las caras superior e inferior de estas dos capas
centrales (1) y (2) se encuentran unidas cada una de ellas a una
capa de acero punzonado (3) y (4) con un radio interior (9) y un
radio exterior (10) que definen un ancho (W1) respectivamente,
estando el espesor de esta capa de acero punzonado comprendido entre
0.05 y 0.1 mm.
La cara superior de la capa (3) y la cara
inferior de la capa (4) encuentran unidos cada una de ellas a una
capa de grafito mineral puro expandido laminado (5) y (6), de ancho
también (W1) y con un espesor comprendido en el intervalo entre 0,8
y 3 mm, y que constituyen la cara superior (5) e inferior (6) de la
junta.
Además, el radio interior (11) de la capa
central polimérica (2) es sustancialmente menor que el radio
interior (9), de manera que en la disposición inicial de las capas
de los distintos materiales, el teflón sobresale ligeramente hacia
el interior de la junta.
Además, en esta realización preferente, el radio
exterior (12) de la capa central polimérica (2) es también
sustancialmente menor que el radio interior (7) de la capa central
de grafito (1).
Claims (9)
1. Junta de estanqueidad plana y circular que
comprende una capa central de grafito (1) con un radio interior (7)
y un radio exterior (8) que definen un ancho (W2), ocupando dicha
capa (1) la parte más exterior de la junta, y una capa central de
material polimérico (2) con un radio interior (11) y un radio
exterior (12) que definen un ancho (W3), de manera que esta capa (2)
ocupa la parte más interior de la junta, estando las caras externas
de estas capas centrales (1) y (2) unidas por ambos lados a, al
menos, dos capas de material metálico (3) y (4) con un radio
interior (9) y un radio exterior (10) que definen un anchó (W1),
estando las, al menos, dos capas de material metálico (3) y (4)
unidas a su vez por su cara externa a, al menos, dos capas de
material grafítico (5) y (6) de ancho también (W1) y siendo el radio
interno (11) de la capa polimérica (2) sustancialmente menor que el
radio interno (9) de las capas (3),(4),(5) y (6).
2. Junta de estanqueidad según la reivindicación
1 caracterizada porque el diámetro externo (12) de la capa
central de material polimérico (2) es sustancialmente menor que el
diámetro interno (7) de la capa central de grafito (1) antes del
prensado.
3. Junta de estanqueidad según la reivindicación
1 caracterizada porque el diámetro interno (7) de la capa
central de grafito (1) puede ser igual al diámetro externo (12) del
anillo central polimérico (2) antes del prensado.
4. Junta de estanqueidad según la reivindicación
1 caracterizada porque cada una de las, al menos, dos capas
externas de grafito (5) y (6) pueden estar unidas por su parte
externa a, al menos, una capa de material polimérico (13) y
(14).
5. Junta de estanqueidad según la reivindicación
1 y 4 caracterizada porque las capas de material polimérico
(13) y (14) tienen un ancho W1.
6. Junta de estanqueidad según la reivindicación
1 y 4 caracterizada porque el material polimérico (2), (13) y
(14) puede ser seleccionado del grupo constituido por PTFE, PTFE
poroso, PTFE expandido y PTFE microcelular.
7. Junta de estanqueidad según la reivindicación
1 caracterizada porque el material metálico (3) y (4) puede
ser seleccionado del grupo constituido por acero inoxidable, acero
al carbono, aleación de cobre, aleación de níquel, aleación de
titanio y hastalloy.
8. Junta de estanqueidad según la reivindicación
1 caracterizada porque el material grafítico (1), (5) y (6)
puede ser seleccionado del grupo consistente en grafito expandido
laminado.
9. Junta de estanqueidad según la reivindicación
1 caracterizada porque el material grafítico puede ser
sustituido por láminas de cartón de las empleadas en la fabricación
de juntas.
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