JP2013514512A - Fiber reinforced articles - Google Patents
Fiber reinforced articles Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013514512A JP2013514512A JP2012543555A JP2012543555A JP2013514512A JP 2013514512 A JP2013514512 A JP 2013514512A JP 2012543555 A JP2012543555 A JP 2012543555A JP 2012543555 A JP2012543555 A JP 2012543555A JP 2013514512 A JP2013514512 A JP 2013514512A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- article
- fiber bundle
- fiber bundles
- silicon carbide
- filler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 52
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 52
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 26
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 26
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 10
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 9
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 5
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 5
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920001709 polysilazane Polymers 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 19
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 11
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- LCFVJGUPQDGYKZ-UHFFFAOYSA-N Bisphenol A diglycidyl ether Chemical compound C=1C=C(OCC2OC2)C=CC=1C(C)(C)C(C=C1)=CC=C1OCC1CO1 LCFVJGUPQDGYKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- XUCHXOAWJMEFLF-UHFFFAOYSA-N bisphenol F diglycidyl ether Chemical compound C1OC1COC(C=C1)=CC=C1CC(C=C1)=CC=C1OCC1CO1 XUCHXOAWJMEFLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- VYKXQOYUCMREIS-UHFFFAOYSA-N methylhexahydrophthalic anhydride Chemical compound C1CCCC2C(=O)OC(=O)C21C VYKXQOYUCMREIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920003987 resole Polymers 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2225/00—Reinforcing means
- F28F2225/04—Reinforcing means for conduits
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
本発明は、セラミックス材料を含んでおり、かつ熱交換器における使用及び流体の通過に好適である物品(1)において、該物品(3)の外側(15)が少なくとも部分的に、少なくとも2の繊維束(9)によって長手方向及び/又は周方向に包囲されており、かつ該繊維束(9)と摩擦接続的に結合しており、その際、該繊維束(9)に予張力が負荷されており、かつ該繊維束(9)の隣接する部分が所定の間隔で配置されていることを特徴とする物品(1)に関する。さらに本発明は、以下の工程:a)セラミックス材料を含んでおり、かつ熱交換器における使用及び流体の通過に好適である物品(3)を準備する工程、及びb)該物品(3)の外側(15)の少なくとも部分を、所定の予張力下にある少なくとも2の繊維束(9)で、摩擦接続的な結合の形成下に包囲し、その際、該繊維束(9)の隣接する部分を所定の間隔で配置する工程を含む、物品(1)の製造法に関する。さらに本発明は、熱交換器における管又は管底部としての、本発明による物品(1)の使用に関する。 The invention comprises an article (1) comprising a ceramic material and suitable for use in a heat exchanger and for the passage of fluid, wherein the outer side (15) of the article (3) is at least partly at least two. It is surrounded by the fiber bundle (9) in the longitudinal direction and / or circumferential direction and is connected in a frictional connection with the fiber bundle (9), in which case a pretension is applied to the fiber bundle (9). The article (1) is characterized in that adjacent portions of the fiber bundle (9) are arranged at a predetermined interval. The present invention further comprises the following steps: a) providing an article (3) comprising a ceramic material and suitable for use in a heat exchanger and passage of fluid; and b) of the article (3) At least a portion of the outer side (15) is surrounded by the formation of a frictional connection with at least two fiber bundles (9) under a predetermined pretension, in which case the fiber bundles (9) are adjacent. The present invention relates to a method of manufacturing an article (1), including a step of arranging parts at predetermined intervals. The invention further relates to the use of the article (1) according to the invention as a tube or tube bottom in a heat exchanger.
Description
本発明の対象は、繊維強化物品、その製造法、並びに、熱交換器における管又は管底部としてのその使用である。 The subject of the present invention is a fiber reinforced article, a process for its production and its use as a tube or tube bottom in a heat exchanger.
熱交換器では、しばしばセラミックス材料からの部材、例えば炭化ケイ素管が用いられる。緻密な炭化ケイ素管はセラミックス材料として脆性破壊し易く、機械的故障の際に該管は破滅的に破損し、即ち破片となる。該管はその集結性を失う。そのような管から製造された熱交換器は、このように進行する破壊によって崩壊される可能性があり、それというのも、腐食性の酸が該熱交換器の防食されていない運転室に達するためである。さらに、熱交換器に接続している冷却系ないし加熱系において、さらなる損傷が生じ得る。 In heat exchangers, members from ceramic materials, such as silicon carbide tubes, are often used. A dense silicon carbide tube is easily brittlely fractured as a ceramic material, and when mechanical failure occurs, the tube is catastrophicly broken, that is, broken. The tube loses its concentration. Heat exchangers made from such tubes can be destroyed by this progressive failure, because corrosive acids can enter the unprotected cab of the heat exchanger. To reach. Furthermore, further damage can occur in the cooling or heating system connected to the heat exchanger.
本発明の課題は、破滅的な脆性破壊に対する抵抗性を有する材料を提供することである。 The object of the present invention is to provide a material having resistance to catastrophic brittle fracture.
前記課題は、請求項1の特徴部を有する物品、及び、請求項7の特徴部を有する該物品の製造法により解決される。
The object is solved by an article having the feature of
本発明による物品は、セラミックス材料を含んでおり、かつ熱交換器における使用及び流体の通過に好適である物品である。該物品の外側は、少なくとも部分的に、少なくとも2の繊維束によって長手方向及び/又は周方向に包囲されており、かつ該繊維束と摩擦接続的に結合している。該繊維束には予張力が負荷されている。該繊維束の隣接する部分は、所定の間隔で配置されている。該物品を該繊維束で強化することにより、該物品はより脆性破壊しにくくなり、その耐圧性及び耐久性は向上する。 The article according to the invention is an article that contains a ceramic material and is suitable for use in a heat exchanger and for the passage of fluids. The outside of the article is at least partially surrounded in the longitudinal and / or circumferential direction by at least two fiber bundles and is frictionally connected to the fiber bundles. The fiber bundle is pretensioned. Adjacent portions of the fiber bundle are arranged at a predetermined interval. By reinforcing the article with the fiber bundle, the article becomes more difficult to brittle fracture, and its pressure resistance and durability are improved.
この繊維強化により、該物品の特性は以下のように改善される:破裂圧の上昇、該物品は脆性破壊、蒸気衝撃及び運転圧の許容不可能な超過に対して、より抵抗性を示すようになる。運転の過程で、流体が該繊維強化物品を通過し、かつ該物品中に、例えばその年数、適切でない利用、又は過度の使用のために縦亀裂が生じた場合であっても、該物品において所定の差圧までは言及に値する漏出は生じない。該物品の破片の突出や離脱は、該物品上での繊維束での包囲に基づき、該物品のもとの形状から突出ないし離脱する破片が所定の形状の予張力下にある周囲の繊維束により抑止される、というようにして所定の範囲内で妨害される。該物品からの破片の離脱、ひいては大量の流体の流出が防止される。該物品が使用されている熱交換器は、通常は中断なしに予定された停止までさらなる運転が可能である。従って本発明による物品は、欠陥のある状態であっても、強化なしの物品とは対照的に、所定の程度まで漏れることがない。 This fiber reinforcement improves the properties of the article as follows: increased burst pressure, the article becomes more resistant to brittle fracture, steam impact and unacceptable excess of operating pressure. become. In the course of operation, even if fluid passes through the fiber reinforced article and there are longitudinal cracks in the article, for example due to its age, improper use, or excessive use, in the article There is no leakage to mention up to a certain differential pressure. Protrusion and detachment of the fragments of the article is based on the surrounding of the fiber bundle on the article, and the surrounding fiber bundle in which the fragments protruding or detaching from the original shape of the article are under a pre-tension of a predetermined shape Is inhibited within a predetermined range. Detachment of the debris from the article, and hence a large amount of fluid is prevented from flowing out. The heat exchanger in which the article is used can be further operated until scheduled shutdown, usually without interruption. Thus, the article according to the invention does not leak to a certain extent even in a defective state, in contrast to an article without reinforcement.
有利には、該物品は管状の物品である。本発明の意味合いにおいて、管状の物品とは特に、有利には円形の横断面を有し、かつ流体の案内に好適であり、その長手方向の延在の端部が開口している物品と理解される。しかしながらまた管状の物品は、角形、楕円形又は他の形状の横断面を有していてもよい。有利には、管状の物品の長手方向延在部は、その横断面よりも大きい。有利には、管状の物品は円形の横断面を有する管である。 Advantageously, the article is a tubular article. In the sense of the present invention, a tubular article is understood in particular as an article having an advantageously circular cross section and suitable for fluid guidance, with its longitudinally extending ends open. Is done. However, the tubular article may also have a square, oval or other shaped cross section. Advantageously, the longitudinal extension of the tubular article is larger than its cross section. Advantageously, the tubular article is a tube having a circular cross section.
また、該物品はカバーであり、その際、該カバーの長手方向には多数の孔が延在している。カバーとは、本発明の意味合いにおいて、単独の中空ではなく多数の中空を有する、有利には円形の横断面を有する物品と理解される。流体の通過に好適となるように該カバーは多数の孔を有しており、該孔は該カバーの長手方向に延在しており、これが中空を意味する。本発明の意味合いにおいて、該カバーは管状の物品とみなされ、その長さ寸法を単独の中空ではなく多数の中空が通っており、該中空は、該カバーの長手方向延在部の内側で集まって唯一の中空となっていてもよいし、一貫して該カバーの長手方向に沿って別個に延在していてもよい。該カバーの長手方向延在部は、有利にはその横断面よりも小さい。該カバーの長手方向延在部は、例えば、該カバーが円形の円盤又は板の形状を有し、この円盤又は板に長手方向に延在する孔が通っているほど、わずかであってもよい。該カバーの横断面全体が、多数の孔を有することができる。また、少なくとも1つの部分範囲のみが多数の孔を有することも考えられる。 The article is a cover, and at that time, a number of holes extend in the longitudinal direction of the cover. A cover is understood in the sense of the invention as an article having a number of cavities rather than a single one, preferably having a circular cross section. The cover has a large number of holes so as to be suitable for the passage of fluid, and the holes extend in the longitudinal direction of the cover, which means hollow. In the meaning of the present invention, the cover is regarded as a tubular article, and its length dimension passes through a number of cavities rather than a single hollow, which collects inside the longitudinal extension of the cover. It may be the only hollow, or it may consistently extend separately along the length of the cover. The longitudinal extension of the cover is advantageously smaller than its cross section. The longitudinal extension of the cover may be so small that, for example, the cover has the shape of a circular disc or plate, and a hole extending in the longitudinal direction passes through the disc or plate. . The entire cross section of the cover can have a number of holes. It is also conceivable that only at least one partial area has a large number of holes.
有利な一実施態様において、繊維束は網状体を形成している。このために、例えば少なくとも2の繊維束が、相互に例えば±80゜だけ該物品の縦軸に対して傾斜している。 In one advantageous embodiment, the fiber bundle forms a network. For this purpose, for example, at least two fiber bundles are inclined with respect to the longitudinal axis of the article by, for example, ± 80 °.
網状体の密度は、該物品の使用の様式、該物品にかけられる負荷、及び該物品の強度及び寸法に依存する。該物品が、破壊の際に破砕して比較的小さな破片となることが見込まれる場合には、密な繊維束網状体が望ましい。一方で、繊維束に対して材料をより多く使用することによってコストも上昇するため、使用しかつ網状体にする繊維束の密度を、生じる材料コストを考慮して所望の効果に個々に適合させることが望ましい。 The density of the mesh depends on the manner of use of the article, the load applied to the article, and the strength and dimensions of the article. A dense fiber bundle network is desirable if the article is expected to break into relatively small pieces upon failure. On the other hand, the cost increases as more material is used for the fiber bundles, so the density of the fiber bundles used and reticulated is individually adapted to the desired effect, taking into account the material costs that occur. It is desirable.
有利な一実施態様において、隣接する繊維束の間隔/繊維束の直径の比は5〜10である。該比は、該物品の機械的負荷と相関関係にある。該比に応じた該物品の熱抵抗は、実質的に不変である。繊維束の長手方向延在部に対して傾斜している各々の方向に、比較的薄い繊維束と、広い表面積を有する被覆されていないストリップとが、該物品の外側に交互に存在している。 In one advantageous embodiment, the ratio of the spacing between adjacent fiber bundles / diameter of the fiber bundles is 5-10. The ratio correlates with the mechanical load of the article. The thermal resistance of the article as a function of the ratio is substantially unchanged. In each direction inclined with respect to the longitudinal extension of the fiber bundle, there are alternating thin fiber bundles and uncoated strips with a large surface area on the outside of the article. .
少なくとも2の繊維束は、該物品を部分的か又は完全に包囲ないし強化することができる。該物品に高負荷がかけられる場合には、完全な強化が望ましい。また、コスト上の理由から、該物品の特に負荷のかかる部分範囲のみを強化することも合理的である。例えば管の場合、特に、熱交換器のような装置において他の部材と接続されている端部範囲は、特に負荷がかかるか又は破壊し易い範囲であり、このような範囲では強化の形での特別な保護が必要となり得る。該物品が温度負荷のかかる部材である場合には、さらに、該物品と繊維束とが異なる熱膨張係数を有し得ること、さらに、繊維束の配置の長さ及び幅をそれに応じて適合させるべきであることを考慮すべきである。従って、繊維束は該物品の少なくとも1の外側に、該物品の熱膨張が該繊維束により相殺され得るかもしくは許容されることができかつその崩壊を招かぬように配置されていることが望ましい。 At least two fiber bundles can partially or completely surround or reinforce the article. Full reinforcement is desirable when the article is subjected to high loads. For cost reasons, it is also reasonable to reinforce only a particularly loaded partial range of the article. In the case of pipes, for example, the end range connected to other members in a device such as a heat exchanger is a range that is particularly loaded or prone to breakage, in such a range in the form of reinforcement. Special protection may be required. If the article is a temperature-loaded member, the article and the fiber bundle may further have different coefficients of thermal expansion, and the length and width of the fiber bundle arrangement are adapted accordingly. Should be taken into account. Accordingly, the fiber bundle is arranged outside at least one of the articles such that the thermal expansion of the article can be offset or allowed by the fiber bundle and does not cause its collapse. desirable.
セラミックス材料は、有利には緻密焼結された炭化ケイ素である。その選択は、例えば高い熱伝導性、高い強度、酸性及び塩基性媒体に対する高い耐食性及び高い耐久性といった卓越した特性により制限されている。有利に、該炭化ケイ素は加圧なしに焼結された炭化ケイ素であり、該炭化ケイ素は、酸性及び塩基性媒体に対する著しく高い耐食性(これは同様に極めて高温まで耐え得る)、高い温度変化耐久性、高い熱伝導性、高い耐摩耗性及びダイヤモンドに類似する硬度を有する。またさらに、該炭化ケイ素は液相焼結炭化ケイ素であってもよく、該炭化ケイ素は炭化ケイ素と種々の酸化物セラミックスとから製造されており、かつ高い強度が傑出している。 The ceramic material is preferably densely sintered silicon carbide. The choice is limited by outstanding properties such as high thermal conductivity, high strength, high corrosion resistance and high durability against acidic and basic media. Advantageously, the silicon carbide is silicon carbide sintered without pressure, the silicon carbide being significantly more corrosion resistant to acidic and basic media (which can also withstand very high temperatures), high temperature change endurance , High thermal conductivity, high wear resistance and hardness similar to diamond. Still further, the silicon carbide may be liquid phase sintered silicon carbide, which is produced from silicon carbide and various oxide ceramics, and has high strength.
炭化ケイ素は少なくとも1のセラミックス充填材又は無機充填材を含有することができ、その際、該充填材の選択を適用に適合させることができる。充填材に関する例は、天然由来のフレークグラファイト、人工的に製造されたエレクトログラファイト、カーボンブラック又は炭素、グラファイト繊維又は炭素繊維又はホウ炭化物の群からの物質である。さらに、セラミックス充填材又は無機充填材は、粒状、小板状又は繊維状で、例えばケイ酸塩、炭酸塩、硫酸塩、酸化物、ガラス、又はその選択された混合物で使用されてよい。 The silicon carbide can contain at least one ceramic filler or inorganic filler, in which case the choice of filler can be adapted to the application. Examples for fillers are materials from the group of naturally derived flake graphite, artificially produced electrographite, carbon black or carbon, graphite fiber or carbon fiber or borocarbide. In addition, ceramic fillers or inorganic fillers may be used in granular, platelet or fiber form, for example, silicates, carbonates, sulfates, oxides, glasses, or selected mixtures thereof.
有利な一実施態様において、繊維束は炭素繊維束である。炭素繊維束は良好な引張強さ、耐食性及び剛性、わずかな破断点伸びを有し、かつ負荷された物品の使用温度で耐久性を有する。炭素繊維束の特異的な挙動により、管の負荷が強度に変化ないし増大した場合であっても、強化物の予張力はそのまま保持される。炭素繊維束の線熱膨張係数は負であるため、該強化物には温度上昇時にさらに予張力が負荷され、破裂圧及び密閉圧は、高められた温度において室温の場合よりも高い。炭素繊維強化により、特に炭化ケイ素管の場合には以下のように物品の特性が改善される:破裂圧の上昇、該物品は蒸気衝撃及び運転圧の許容不可能な超過に対してより抵抗性を示すようになり、それというのも、室温での該物品の破裂圧は、強化されていない物品に対して、測定に応じて30〜40%だけ高められるためである。繊維束に関する他の例は、ガラス繊維束又はアラミド繊維束である。 In one advantageous embodiment, the fiber bundle is a carbon fiber bundle. Carbon fiber bundles have good tensile strength, corrosion resistance and stiffness, slight elongation at break, and are durable at the service temperature of the loaded article. Due to the specific behavior of the carbon fiber bundle, the pretension of the reinforcement is maintained as it is even when the tube load changes or increases in strength. Since the linear thermal expansion coefficient of the carbon fiber bundle is negative, the reinforcement is further pretensioned when the temperature rises, and the burst pressure and the sealing pressure are higher than at room temperature at the elevated temperature. Carbon fiber reinforcement improves the properties of the article, particularly in the case of silicon carbide tubes, as follows: increased burst pressure, the article is more resistant to steam impact and unacceptable excess of operating pressure Because the burst pressure of the article at room temperature is increased by 30-40% depending on the measurement relative to the unstrengthened article. Other examples of fiber bundles are glass fiber bundles or aramid fiber bundles.
有利な一実施態様において、繊維束と該物品の外側との間の摩擦接続的な結合は接着剤系である。該接着剤系により、繊維束が該物品に固定される。該接着剤系は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂又はポリシラザン樹脂ベースから構成されている接着剤からなる群から選択されている。場合により、該接着剤系は、シリコン充填材及び炭化ケイ素充填材を含有してよい。これは本発明において接合剤とも称される。該接着剤系は、上記の接着剤及び/又は接合剤の1以上を含むことができる。必要な場合には、該接着剤又は該接合剤はさらに硬化触媒及び/又は可塑剤を含有することができる。このような接着剤又は接合剤は、通常は耐酸化性である。これらの接着剤又は接合剤は、さらに、例えば炭化ケイ素のようなセラミックス材料にも、例えば炭素繊維束のような繊維束にも良好に付着し、かつ、繊維を良好に湿潤させることができる。 In one advantageous embodiment, the frictional connection between the fiber bundle and the outside of the article is an adhesive system. The adhesive bundle secures the fiber bundle to the article. The adhesive system is selected from the group consisting of adhesives composed of phenolic resins, epoxy resins or polysilazane resin bases. Optionally, the adhesive system may contain a silicon filler and a silicon carbide filler. This is also referred to as a bonding agent in the present invention. The adhesive system can include one or more of the adhesives and / or bonding agents described above. If necessary, the adhesive or the bonding agent can further contain a curing catalyst and / or a plasticizer. Such adhesives or bonding agents are usually oxidation resistant. Further, these adhesives or bonding agents can adhere well to ceramic materials such as silicon carbide and to fiber bundles such as carbon fiber bundles, and to wet the fibers well.
有利には、該接着剤系はフェノール樹脂である。有利には、フェノール樹脂はレゾールである。また、フェノール樹脂はノボラックであってもよい。エポキシ樹脂として、ビスフェノールA−ジグリシジルエーテル又はビスフェノールF−ジグリシジルエーテルを含有する樹脂系が好適である。特に、エポキシ樹脂として、ビスフェノールA−ジグリシジルエーテル又はビスフェノールF−ジグリシジルエーテル50質量%超に加えて、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物を、その都度全質量に対して特に25〜50質量%の量で含有する樹脂系が好適である。有利には、ポリシラザン樹脂系も接着剤系として使用可能である。 Advantageously, the adhesive system is a phenolic resin. Advantageously, the phenolic resin is a resole. The phenolic resin may be a novolac. As the epoxy resin, a resin system containing bisphenol A-diglycidyl ether or bisphenol F-diglycidyl ether is suitable. In particular, as an epoxy resin, in addition to more than 50% by weight of bisphenol A-diglycidyl ether or bisphenol F-diglycidyl ether, methylhexahydrophthalic anhydride, Resin systems containing in amounts are preferred. Advantageously, polysilazane resin systems can also be used as adhesive systems.
上記の接着剤は全て、さらにシリコン又は炭化ケイ素を充填材として含有することができる。接合剤の塑性を、混合物中の樹脂割合により、又は可塑剤の添加により、所望の接着結合力に適合させることができる。樹脂からの接着剤の他にシリコン又は炭化ケイ素を充填材として含有する接合剤の使用は、特に、該接合剤が繊維束に施与される場合に好適である。繊維束に接合剤を含浸させ、次いで焼成することによって、シリコンは炭素繊維と共に炭化ケイ素を形成することができ、また、充填材としての炭化ケイ素により、含浸されかつ焼成された炭素繊維は炭化ケイ素を有することができる。 All of the above adhesives can further contain silicon or silicon carbide as a filler. The plasticity of the bonding agent can be adapted to the desired adhesive bond strength by the proportion of resin in the mixture or by the addition of a plasticizer. The use of a bonding agent containing silicon or silicon carbide as a filler in addition to the adhesive from the resin is particularly suitable when the bonding agent is applied to a fiber bundle. By impregnating the fiber bundle with a bonding agent and then firing, the silicon can form silicon carbide with the carbon fibers, and the carbon fibers impregnated and fired with silicon carbide as the filler are silicon carbide. Can have.
接着剤系の選択は、所望の結合、並びに、本質的には本発明による物品の使用分野の種類に依存する。該物品に施与するか又は繊維束に含浸させかつ硬化させる接着剤系としてエポキシ樹脂を選択した場合には、例えば硬化された層は脆いために張力の比較的大幅な低減は不可能であり、繊維束と該物品との間の堅固な結合が得られる。可塑剤の添加によりこの結合の塑性をより高めることができ、それによって、例えば潜在的な剪断応力、又は温度変化時の繊維束と該物品との膨張の相違が抑止される。 The choice of adhesive system depends on the desired bond as well as the type of field of use of the article according to the invention. If an epoxy resin is selected as the adhesive system to be applied to the article or impregnated into the fiber bundle and cured, for example, the cured layer is brittle and a relatively significant reduction in tension is not possible. A firm bond between the fiber bundle and the article is obtained. The plasticity of this bond can be further increased by the addition of a plasticizer, thereby suppressing differences in expansion between the fiber bundle and the article, for example, due to potential shear stress or temperature changes.
該物品と繊維束とは接着剤系により固定されていてよく、その際、該接着剤系は、該物品、繊維束のいずれか一方又はその双方に施与され、次いで硬化又は焼成されたものである。また、該物品と該繊維束には、相互に無関係にその都度接着剤系が付与され、かつ一緒に固定されていてもよい。その都度施与される接着剤系は、この場合同じであってもよいし異なっていてもよい。この選択は所望の付着性に依存し、かつ当業者によって好適に選択され、かつ適合されることができる。 The article and the fiber bundle may be fixed by an adhesive system, wherein the adhesive system is applied to either the article, the fiber bundle or both, and then cured or fired. It is. The article and the fiber bundle may be provided with an adhesive system each time independently of each other and fixed together. The adhesive system applied in each case can be the same or different in this case. This choice depends on the desired adhesion and can be suitably selected and adapted by a person skilled in the art.
該接着剤系は、該物品と繊維束との間に、点状に、又は部分的に配置されていてよく、その結果、繊維束の所定数の箇所が該物品に固定されている。また、繊維束は該物品に接着により完全に固定されていてもよい。繊維束が該物品に完全に固定されているのが有利である。 The adhesive system may be arranged in a spot or part between the article and the fiber bundle, so that a predetermined number of locations of the fiber bundle are fixed to the article. The fiber bundle may be completely fixed to the article by adhesion. Advantageously, the fiber bundle is completely fixed to the article.
繊維束はヤーン状であってよく、このことは特に、繊維束が該物品に巻き付いており、かつ場合により固定されている場合に当てはまる。ヤーンとは、多数のフィラメントからの繊維束であるとみなされる。該ヤーンは、直線、斜め及び/又は弓形に延在している部分を有することができる。網状体を形成するために、少なくとも1、有利には2のヤーンが所定の箇所で所望の角度で、有利には±80゜で交差している。ヤーン部分は編み合わせられていてもよいし、絡み合わされていてもよいし、その他の様式で網状であってもよい。 The fiber bundle may be in the form of a yarn, especially when the fiber bundle is wrapped around the article and optionally fixed. A yarn is considered to be a bundle of fibers from a number of filaments. The yarn can have a straight, diagonal and / or arcuate portion. In order to form a mesh, at least one, preferably two, yarns intersect at a desired angle at a desired angle, preferably ± 80 °. The yarn portions may be knitted, entangled, or netted in other ways.
また、繊維束は、組物、レイドウェブ、緯編物、織物又は経編物、有利には織物又は経編物として存在していてもよく、これは該物品上に予張力下に張られており、かつ場合により固定されている。組物とは、反対方向に斜めに延びる組紐/糸系の交差により生じる平面状構造物であると理解され、その際、組糸は生地の縁部に対して調節可能な角度で互いに交差している。レイドウェブとは、交点を固定しないか又は固定した、種々の配向方向の、1以上の、伸ばされ、重ね合わされた糸系からの平面状構造物であると理解される。緯編物とは、編み目が水平方向に供された糸から、個々に、及び連続して形成される平面状構造物であり、さらに、補強のために他の糸系が組み込まれていてもよい。織物とは、少なくとも2の通常は直角に交差する糸系を含む平面状構造物である。経編物とは、1以上の糸から縦方向の編み目を同時に形成することによって製造される平面状構造物であり、さらに、補強のために当然のことながら他の糸が組み込まれていてもよい。ここで、糸とは、所定の長さの少なくとも1の繊維束であるとみなされる。糸系とは、複数の糸と理解される。 The fiber bundle may also be present as a braid, raid web, weft knitted fabric, woven or warp knitted fabric, preferably woven fabric or warp knitted fabric, which is stretched under pretension on the article, And fixed in some cases. A braid is understood to be a planar structure that results from the intersection of braids / yarn systems that run diagonally in opposite directions, where the braids cross each other at an adjustable angle with respect to the edge of the fabric. ing. A raid web is understood to be a planar structure from one or more stretched and superposed yarn systems of various orientations with no or fixed intersections. A weft knitted fabric is a planar structure in which stitches are formed individually and continuously from yarns provided in a horizontal direction, and other yarn systems may be incorporated for reinforcement. . A woven fabric is a planar structure comprising at least two thread systems that intersect at right angles, usually at right angles. A warp knitted fabric is a planar structure manufactured by simultaneously forming longitudinal stitches from one or more yarns, and, of course, other yarns may be incorporated for reinforcement. . Here, the yarn is regarded as at least one fiber bundle having a predetermined length. A yarn system is understood as a plurality of yarns.
当然のことながら、繊維束が織物又は経編物の形で配置されている場合には、該織物又は経編物が該物品よりも長く、そのために該織物又は経編物が該物品上でのその配置によって、場合により該物品と他の部材との接続を保護することも可能である。 Of course, when the fiber bundles are arranged in the form of a woven or warp knitted fabric, the woven or warp knitted fabric is longer than the article, so that the woven or warp knitted article is arranged on the article. In some cases, it is possible to protect the connection between the article and another member.
本発明による物品は、以下の工程を含む、以下の方法により製造可能である:
a)セラミックス材料を含んでおり、かつ熱交換器における使用及び流体の通過に好適である物品を準備する工程、及び
b)該物品の外側の少なくとも部分を、所定の予張力下にある少なくとも2の繊維束で、摩擦接続的な結合の形成下に包囲し、その際、該繊維束の隣接する部分を所定の間隔で配置する工程。
Articles according to the present invention can be manufactured by the following method comprising the following steps:
a) providing an article comprising a ceramic material and suitable for use in a heat exchanger and passing fluid; and b) at least a portion of the outside of the article being at least two under a predetermined pretension. The fiber bundle is surrounded by the formation of a frictional connection, and adjacent portions of the fiber bundle are arranged at a predetermined interval.
前記方法により、一般に装置構造において必要とされる物品の耐圧性が、繊維束での該物品の強化により達成される。本発明により用いられる予張力は、当業者により、繊維材料及び該物品の使用分野に相応して調節されることができる。 With this method, the pressure resistance of the article generally required in the device structure is achieved by reinforcing the article with fiber bundles. The pretension used according to the invention can be adjusted by the person skilled in the art according to the field of use of the fiber material and the article.
有利には、工程b)は、該物品の外側の少なくとも部分を少なくとも2の繊維束で包囲することを含むことができるため、該繊維束は網状体の形で存在する。そのために、該繊維束は好適に該物品に巻き付けられてよい。また、該繊維束が平面状構造物の形で該物品を包囲することも考えられる。有利には、工程b)は、隣接する繊維束の間隔/繊維束の直径の比が5〜10となるように実施される。該物品の強度の増大は、このように、該物品の外側の比較的小さな被覆によって達成される。 Advantageously, step b) may comprise surrounding at least a part of the outside of the article with at least two fiber bundles, so that the fiber bundles are in the form of a network. To that end, the fiber bundle may be suitably wrapped around the article. It is also conceivable that the fiber bundle surrounds the article in the form of a planar structure. Advantageously, step b) is carried out such that the ratio of the spacing between adjacent fiber bundles / diameter of the fiber bundles is 5-10. An increase in the strength of the article is thus achieved by a relatively small coating on the outside of the article.
有利な一実施態様において、工程b)の前に、該繊維束及び/又は該物品に接着剤系が少なくとも部分的に施与され、次いで硬化又は焼成される。それにより、該繊維束の配置が該物品の外側に固定される。この固定のために使用される接着剤系は、有利には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂又はポリシラザン樹脂ベースから構成されておりかつ場合によりシリコン充填材及び炭化ケイ素充填材と混合されている接着剤からなる群から選択されている。このような接着剤系は十分な塑性を有しており、かつ物品の形状に適合可能であるか、又は繊維の含浸に好適であり、熱硬化又は焼成後に、セラミックス材料、例えば炭化ケイ素及び多数の繊維種、特に炭素繊維に対して良好な付着性を示す。 In one advantageous embodiment, prior to step b), an adhesive system is applied at least partly to the fiber bundle and / or the article and then cured or fired. Thereby, the arrangement of the fiber bundle is fixed to the outside of the article. The adhesive system used for this fixing is advantageously composed of a phenolic resin, an epoxy resin or a polysilazane resin base and an adhesive optionally mixed with a silicon filler and a silicon carbide filler. Is selected from the group consisting of Such adhesive systems have sufficient plasticity and are adaptable to the shape of the article or are suitable for fiber impregnation, and after thermosetting or firing, ceramic materials such as silicon carbide and many Good adhesion to various fiber types, particularly carbon fibers.
該物品と該繊維束とは接着剤系により固定されることができ、その際、該接着剤系は、該物品、該繊維束のいずれか一方又はその双方に施与され、次いで硬化又は焼成される。シリコン又は炭化ケイ素を充填材として含まない接着剤系は硬化され、一方でシリコン又は炭化ケイ素を充填材として含む接着剤系は焼成される。硬化は有利には120〜180℃の温度で2時間以内に、加圧せずに、又は0.5〜1.5バールの圧力で実施される。高温、即ち170〜180℃の場合、一般には硬化時間は15分までで十分である。温度が高いほど、硬化時間は短くなる。接着剤系が硬化触媒を含有している場合には、該硬化は室温でも生じ得る。焼成は有利には1500℃を上回る温度で2時間以内に、加圧せずに、又は0.5〜1.5バールの圧力で実施される。接着剤の硬化又は接合剤の焼成の後に、繊維束は該物品の外側に配置される。 The article and the fiber bundle can be secured by an adhesive system, wherein the adhesive system is applied to the article, one or both of the fiber bundles, and then cured or fired Is done. An adhesive system that does not include silicon or silicon carbide as a filler is cured while an adhesive system that includes silicon or silicon carbide as a filler is fired. Curing is preferably carried out at a temperature of 120 to 180 ° C. within 2 hours, without pressure or at a pressure of 0.5 to 1.5 bar. At high temperatures, i.e. 170-180 [deg.] C., a curing time of up to 15 minutes is generally sufficient. The higher the temperature, the shorter the curing time. If the adhesive system contains a curing catalyst, the curing can occur at room temperature. The calcination is preferably carried out at a temperature above 1500 ° C. within 2 hours without pressure or at a pressure of 0.5 to 1.5 bar. After curing of the adhesive or firing of the bonding agent, the fiber bundle is placed outside the article.
該物品及び繊維束に、相互に無関係にその都度接着剤又は接合剤が付与され、その後固定されることができる。その都度施与される接着剤又は接合剤は、この場合同じであってもよいし異なっていてもよい。当業者は、相互に良好に付着する好適な接着剤ないし接合剤を選択することができる。 The article and the fiber bundle can each be applied with an adhesive or a bonding agent independently of each other and then fixed. In this case, the adhesive or bonding agent applied in each case may be the same or different. One skilled in the art can select suitable adhesives or bonding agents that adhere well to each other.
本発明による方法の有利な一実施態様において、繊維束は接着剤又は接合剤に含浸され、次いで硬化又は焼成され、次いで該物品上に施与される。 In a preferred embodiment of the method according to the invention, the fiber bundle is impregnated with an adhesive or bonding agent, then cured or fired and then applied onto the article.
接着剤系は、該物品と繊維束との間に、点状に、又は部分的に配置されてよく、その結果、繊維束の所定数の箇所が該物品に固定される。また、繊維束は該物品に接着剤又は接合剤により完全に固定されてもよい。繊維束が該物品に完全に固定されるのが有利である。 The adhesive system may be arranged in a spot or part between the article and the fiber bundle, so that a predetermined number of locations of the fiber bundle are fixed to the article. The fiber bundle may be completely fixed to the article with an adhesive or a bonding agent. Advantageously, the fiber bundle is completely fixed to the article.
有利には、本発明による方法において使用される物品は、管状の物品であるか又はカバーであり、その際、該カバーの長手方向には多数の孔が延在している。 Advantageously, the article used in the method according to the invention is a tubular article or a cover, with a number of holes extending in the longitudinal direction of the cover.
有利には、本発明による方法において使用されるセラミックス材料は焼結された炭化ケイ素であり、該炭化ケイ素は、場合により少なくとも1のセラミックス充填材又は無機充填材を含有している。 Advantageously, the ceramic material used in the process according to the invention is sintered silicon carbide, which silicon carbide optionally contains at least one ceramic filler or inorganic filler.
本発明による方法において、繊維束は有利には炭素繊維束である。該炭素繊維束は、所定の予張力下にヤーンの形で該物品に巻き付けられてよい。また、該炭素繊維束は、組物、レイドウェブ、緯編物、織物又は経編物、有利には織物又は経編物の形で存在しており、かつ、場合により硬化された接着剤又は焼成された接合剤が付与された該物品の少なくとも1の外側が包囲される。さらに、炭素繊維束を、本発明による方法において硬化された接着剤又は焼成された接合剤が付与された繊維束として使用することも考えられる。特に、炭素繊維束の場合には、充填材としてシリコンを含有する接合剤の使用が好適であり、それというのも、焼成プロセスによりシリコンと炭素繊維とが反応して炭化ケイ素となることができ、そのようにして炭素繊維と接合剤との間のより堅固な結合が達成されるためである。 In the process according to the invention, the fiber bundle is preferably a carbon fiber bundle. The carbon fiber bundle may be wound around the article in the form of a yarn under a predetermined pretension. The carbon fiber bundles are also present in the form of braids, raid webs, weft knitted fabrics, woven fabrics or warp knitted fabrics, preferably woven fabrics or warp knitted fabrics, and optionally cured adhesives or fired At least one outer side of the article to which the bonding agent has been applied is surrounded. Furthermore, it is also conceivable to use the carbon fiber bundle as a fiber bundle provided with a cured adhesive or a fired bonding agent in the method according to the invention. In particular, in the case of carbon fiber bundles, it is preferable to use a bonding agent containing silicon as a filler, because silicon and carbon fibers can react to form silicon carbide by a firing process. This is because a firmer bond between the carbon fiber and the bonding agent is thus achieved.
本発明による物品は、例えば、高められた機械的応力及び/又は極度に腐食性の媒体及び溶剤における熱交換器のための管としての、並びにその他の圧力−及び温度負荷のかかる全ての部材としての使用に特に好適である。該物品は熱交換器の構築のための特に理想的な材料であり、それというのも、該物品は熱伝導性が高く、耐圧性であり、かつ脆性破壊しにくいためである。特に有利には、本発明による物品は熱交換器における管として使用され、それというのも、該物品は耐浸蝕性でありかつ高い流動速度を可能にし、従って場合により粒子が負荷されている高速で流動する媒体による管の自浄作用が実現可能であるためである。付加的に、又はこれとは別に、本発明による物品は、有利には熱交換器中の管底部として使用される。本発明による複数の管状の物品及びカバーは、組み立てられて管束型熱交換器として使用される。 Articles according to the present invention can be used, for example, as tubes for heat exchangers in elevated mechanical stresses and / or extremely corrosive media and solvents, and as all other pressure- and temperature-loaded components. Is particularly suitable for use. The article is a particularly ideal material for the construction of heat exchangers because it has high thermal conductivity, pressure resistance, and is difficult to brittle fracture. Particularly advantageously, the article according to the invention is used as a tube in a heat exchanger, since the article is resistant to erosion and allows a high flow rate and is therefore optionally loaded with particles. This is because the self-cleaning action of the tube by the medium flowing in the can be realized. Additionally or alternatively, the article according to the invention is advantageously used as the tube bottom in a heat exchanger. A plurality of tubular articles and covers according to the present invention are assembled and used as a tube bundle heat exchanger.
本発明による物品を含む熱交換器は、例えばDE19714423による以下の構造を有する:熱交換器は、ケーシング、支持体を備えた底部、分配器空間を設けるためのスペーサー、内側及び外側の管底部を備えた分配器底部、及び管底部の孔中に配置され、かつその中にシーラントで封止された管を含む。底部及びケーシングは、通常はボルトで締結されており、その際、分配器室を設けるためにスペーサーが間に挿入される。分配器底部の内側の管底部は、直径がケーシング内径よりも小さくなるように形成されている。外側の管底部は、直径がより大きくなるように形成されており、それにゆえにケーシングと分配器室との間に封止作用が生じる。管は、加圧せずに焼結された炭化ケイ素からの管の形の本発明による物品であり、その外側は炭素繊維束により予張力下に包囲されている。温度上昇時には、炭素繊維束の熱膨張係数は負であるため、強化物の予張力は有利に増加される。該熱交換器は、今やより信頼性が高く、かつより安全に機能する。付加的に、又はこれとは別に、さらに、外側及び/又は内側の管底部は、炭素繊維束により予張力下に包囲されている、加圧せずに焼結された炭化ケイ素からなっていてよい。また、管は炭化ケイ素管と、双方の要素を固定するための網状物の炭素繊維束との他にさらに、上記の接着剤系を有する。該接着剤系が耐酸化性である場合には、それから構成された熱媒体の運転室において、冷却又は加熱のために酸化性媒体を利用することもできる。 A heat exchanger comprising an article according to the invention has the following structure, for example according to DE 19714423: the heat exchanger comprises a casing, a bottom with a support, a spacer for providing a distributor space, inner and outer tube bottoms. A distributor bottom provided, and a tube disposed in a hole in the tube bottom and sealed with a sealant therein. The bottom and the casing are usually fastened with bolts, with a spacer inserted between them to provide a distributor chamber. The tube bottom inside the distributor bottom is formed so that the diameter is smaller than the casing inner diameter. The outer tube bottom is formed to have a larger diameter and therefore a sealing action occurs between the casing and the distributor chamber. The tube is an article according to the invention in the form of a tube from silicon carbide sintered without pressure, the outside of which is surrounded by a carbon fiber bundle under pretension. As the temperature rises, the pre-tension of the reinforcement is advantageously increased because the coefficient of thermal expansion of the carbon fiber bundle is negative. The heat exchanger is now more reliable and functions more safely. Additionally or alternatively, the outer and / or inner tube bottoms are made of silicon carbide sintered without pressure, surrounded by a carbon fiber bundle under pretension. Good. In addition to the silicon carbide tube and the net-like carbon fiber bundle for fixing both elements, the tube further has the adhesive system described above. If the adhesive system is oxidation resistant, an oxidizing medium can also be utilized for cooling or heating in the cab of the heat medium constructed therefrom.
ここで、本発明のその他の特徴及び利点を以下の図に関連して説明するが、これに制限されるものではない。 Other features and advantages of the present invention will now be described with reference to the following figures, but are not limited thereto.
図1は、本発明による物品の概略的な側面図を示し;
図2は、図1中に示されている本発明による物品のもう1つの概略的な側面図を示し、該図2中には部分的に断面が示されており;
図3は、図2において破点線で囲まれ、かつIII−IIIで示されている、図2からの一部分を拡大したものを示し;かつ
図4は、もう1つの本発明による物品の部分範囲の断面を示す。
FIG. 1 shows a schematic side view of an article according to the invention;
FIG. 2 shows another schematic side view of the article according to the invention shown in FIG. 1, in which a partial cross-section is shown;
FIG. 3 shows a magnified part from FIG. 2, which is surrounded by a broken line in FIG. 2 and indicated by III-III; and FIG. 4 is another partial range of an article according to the invention The cross section of is shown.
図1には、本発明による物品1の概略的な側面図が示されている。物品1は、加圧せずに焼結された炭化ケイ素からの、壁部が平滑な管3を含む。その双方の端部5、7のそれぞれにおいて、管3は流体の通過に好適であるような開口部を有している。管3には、高い予張力下にありかつ管3の強化として作用する炭素繊維束からのヤーン9が巻き付いている。ヤーン9はフェノール樹脂層(示されていない)を有しており、該層は付着層として作用する。ヤーン9は、所定の位置で交差し、それにより網状体を形成するように管3に巻き付いている。
FIG. 1 shows a schematic side view of an
図2には、図1中に示されている本発明による物品1のもう1つの概略的な側面図が示されており、該図2中には部分的に断面が示されている。図2では、図1と同じ要素については同じ参照符号が用いられている。図2には、同様に管端部5、7を有する壁部が平滑な管3が示されており、該管3には、フェノール樹脂層を有する炭素繊維束からのヤーン9が予張力下に巻き付けられている。断面図の部分はさらに管3の管壁13を示し、該管壁13は内側14と外側15とを有する。内側14は管3の中空部11と境界をなしており、該中空部11は長手方向に境界を有しておらず、かつ管端部5、7でそれぞれ開口している。この内側14により区切られている中空部11を流体が通過することができる。ヤーン9は、管壁13の外側15上に配置されている。
FIG. 2 shows another schematic side view of the
図3は、図2において破点線で囲まれ、かつIII−IIIで示されている、図2からの一部を拡大したものを示す。図3では、図2と同じ要素については同じ参照符号が用いられている。この拡大図により、ヤーン9は管壁13の外側15上に配置されており、一方で管壁13の内側14により中空部11が形成されていることが見て取れる。
FIG. 3 shows an enlargement of a portion from FIG. 2, surrounded by a broken line in FIG. 2 and indicated by III-III. In FIG. 3, the same reference numerals are used for the same elements as in FIG. From this enlarged view, it can be seen that the
図4は、もう1つの本発明による物品41の部分範囲の断面を示す。本発明による物品41は、加圧せずに焼結された炭化ケイ素からの、壁部が平滑な管43である。管43は管壁413を有しており、該管壁413は内側414及び外側415を有している。管壁413の外側415にはフェノール樹脂からの接着剤417が配置されており、該接着剤417の上に炭素繊維からのヤーン49が配置されている。接着剤417は管413の外側415の範囲内にのみ存在しており、該範囲内にヤーン49が配置されている。接着剤417により、ヤーン49が管壁413の外側415に固定されている。管は中空部411を有しており、該中空部411は管43の管壁413の内側414により区切られている。
FIG. 4 shows another partial section of an
1 物品、 3 物品、 5 管端部、 7 管端部、 9 繊維束、 11 中空部、 13 管壁、 14 内側、 15 外側、 41 物品、 43 管、 49 繊維束、 411 中空部、 413 管壁、 414 内側、 415 外側、 417 接着剤系 1 article, 3 article, 5 tube end, 7 tube end, 9 fiber bundle, 11 hollow part, 13 tube wall, 14 inside, 15 outside, 41 article, 43 pipe, 49 fiber bundle, 411 hollow part, 413 pipe Wall, 414 inside, 415 outside, 417 adhesive system
Claims (15)
a)セラミックス材料を含んでおり、かつ熱交換器における使用及び流体の通過に好適である物品(3、43)を準備する工程、及び
b)該物品(3、43)の外側(15、415)の少なくとも部分を、所定の予張力下にある少なくとも2の繊維束(9、49)で、摩擦接続的な結合の形成下に包囲し、その際、該繊維束(9、49)の隣接する部分を所定の間隔で配置する工程
を含む、物品(1、41)の製造法。 The following steps:
a) providing an article (3, 43) comprising a ceramic material and suitable for use in a heat exchanger and passing fluid; and b) outside (15, 415) of the article (3, 43). At least two fiber bundles (9, 49) under a predetermined pretension in the form of a friction-connective bond, with the fiber bundles (9, 49) being adjacent to each other The manufacturing method of articles | goods (1, 41) including the process of arrange | positioning the part to do at predetermined spacing.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009054910.2 | 2009-12-17 | ||
DE102009054910A DE102009054910A1 (en) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Fiber-reinforced body |
PCT/EP2010/067211 WO2011082866A1 (en) | 2009-12-17 | 2010-11-10 | Fiber-reinforced body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013514512A true JP2013514512A (en) | 2013-04-25 |
Family
ID=43770429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012543555A Pending JP2013514512A (en) | 2009-12-17 | 2010-11-10 | Fiber reinforced articles |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120267087A1 (en) |
EP (1) | EP2513589A1 (en) |
JP (1) | JP2013514512A (en) |
KR (1) | KR101426631B1 (en) |
CN (1) | CN102713493A (en) |
BR (1) | BR112012014847A2 (en) |
CA (1) | CA2783126C (en) |
DE (1) | DE102009054910A1 (en) |
RU (1) | RU2012130063A (en) |
WO (1) | WO2011082866A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104565562A (en) * | 2013-10-29 | 2015-04-29 | 廖树汉 | Sawable, nailable and unbreakable ceramic pipe with diameter of 3m |
CN106862980A (en) * | 2017-04-09 | 2017-06-20 | 北京工业大学 | A kind of ball screw assembly, based on aramid fiber thermal deformation Active Compensation |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5930787A (en) * | 1982-05-28 | 1984-02-18 | ル・カルボン−ロレ−ヌ・ソシエテ・アノニム | Resin impregnated graphite structure and manufacture |
US4474233A (en) * | 1981-04-24 | 1984-10-02 | Sigri Elektrographit Gmbh | Tube bundle heat exchanger |
JPS60171326U (en) * | 1984-04-23 | 1985-11-13 | ダイワ精工株式会社 | Tubular bodies such as fishing rods and golf club shafts |
EP0162269A2 (en) * | 1984-04-21 | 1985-11-27 | Balcke-Dürr AG | Process and device for reheating flue gases |
JPS62274185A (en) * | 1986-05-22 | 1987-11-28 | 日本エンセラ工業株式会社 | Pipe having corrosion resistance and abrasion resistance andmanufacture thereof |
JPS62278003A (en) * | 1986-05-28 | 1987-12-02 | イ−グル工業株式会社 | Manufacture of sliding material |
JPH01501289A (en) * | 1986-11-03 | 1989-05-11 | マテリアルス コンサルタンツ オーワイ | Surgical biocomposite material |
JPH0925178A (en) * | 1995-05-10 | 1997-01-28 | Toshiba Corp | Ceramic-base fiber composite material and its production |
US5765596A (en) * | 1995-06-16 | 1998-06-16 | Hps Merrimac | Ceramic heat exchanger |
JP2008501977A (en) * | 2004-06-07 | 2008-01-24 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | Multilayer ceramic tubes used for fuel containment barriers in nuclear power plants |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IL33036A (en) * | 1968-09-30 | 1972-05-30 | Redland Pipes Ltd | Manufacture of composite pipes |
GB1375223A (en) * | 1972-05-18 | 1974-11-27 | ||
US4693281A (en) * | 1985-09-23 | 1987-09-15 | Ga Technologies Inc. | Variable modulus filament wound pressure tube |
DE3820866C2 (en) * | 1988-06-21 | 1996-06-05 | Sgl Technik Gmbh | Pipe for shell-and-tube heat exchangers |
DE19519111A1 (en) * | 1995-05-24 | 1996-11-28 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Pipeline |
DE19714423C2 (en) | 1997-04-08 | 2003-05-08 | Schnabel Gmbh & Co Kg Dr | Shell and tube heat exchangers |
US6325108B1 (en) * | 1999-06-21 | 2001-12-04 | David S. Bettinger | Prestressed composite cryogenic piping |
US6561229B2 (en) * | 2000-06-26 | 2003-05-13 | Raymond L. Wellman | Electrostatic charge neutralizing fume duct with continuous carbon fiber |
JP2004524383A (en) * | 2000-10-18 | 2004-08-12 | エム キューブド テクノロジーズ, インコーポレイテッド | Composite adhesive |
DE60311592T2 (en) * | 2002-11-26 | 2007-11-15 | Parker-Hannifin Corp., Cleveland | TUBULAR POLYMER COMPOSITIONS FOR TUBES AND HOSE CONSTRUCTIONS |
US7083694B2 (en) * | 2003-04-23 | 2006-08-01 | Integrated Materials, Inc. | Adhesive of a silicon and silica composite particularly useful for joining silicon parts |
US7361865B2 (en) * | 2003-08-27 | 2008-04-22 | Kyocera Corporation | Heater for heating a wafer and method for fabricating the same |
CN101019193A (en) * | 2004-06-07 | 2007-08-15 | 西屋电气有限责任公司 | Multi-layered ceramic tube for fuel containment barrier and other applications in nuclear and fossil power plants |
FR2913897B1 (en) * | 2007-03-20 | 2009-11-20 | Inst Francais Du Petrole | FLUID STRUCTURE FOR FLUID CONTACT COLUMN AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME. |
US20100071798A1 (en) * | 2008-09-24 | 2010-03-25 | Tsapatsaris Dino L | Monolithic ceramic lined fiber glass piping and fittings |
-
2009
- 2009-12-17 DE DE102009054910A patent/DE102009054910A1/en not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-11-10 KR KR1020127018279A patent/KR101426631B1/en not_active IP Right Cessation
- 2010-11-10 RU RU2012130063/06A patent/RU2012130063A/en unknown
- 2010-11-10 JP JP2012543555A patent/JP2013514512A/en active Pending
- 2010-11-10 EP EP10784732A patent/EP2513589A1/en not_active Withdrawn
- 2010-11-10 CN CN2010800574519A patent/CN102713493A/en active Pending
- 2010-11-10 BR BR112012014847A patent/BR112012014847A2/en not_active IP Right Cessation
- 2010-11-10 WO PCT/EP2010/067211 patent/WO2011082866A1/en active Application Filing
- 2010-11-10 CA CA2783126A patent/CA2783126C/en not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-06-18 US US13/525,856 patent/US20120267087A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4474233A (en) * | 1981-04-24 | 1984-10-02 | Sigri Elektrographit Gmbh | Tube bundle heat exchanger |
JPS5930787A (en) * | 1982-05-28 | 1984-02-18 | ル・カルボン−ロレ−ヌ・ソシエテ・アノニム | Resin impregnated graphite structure and manufacture |
EP0162269A2 (en) * | 1984-04-21 | 1985-11-27 | Balcke-Dürr AG | Process and device for reheating flue gases |
JPS60171326U (en) * | 1984-04-23 | 1985-11-13 | ダイワ精工株式会社 | Tubular bodies such as fishing rods and golf club shafts |
JPS62274185A (en) * | 1986-05-22 | 1987-11-28 | 日本エンセラ工業株式会社 | Pipe having corrosion resistance and abrasion resistance andmanufacture thereof |
JPS62278003A (en) * | 1986-05-28 | 1987-12-02 | イ−グル工業株式会社 | Manufacture of sliding material |
JPH01501289A (en) * | 1986-11-03 | 1989-05-11 | マテリアルス コンサルタンツ オーワイ | Surgical biocomposite material |
JPH0925178A (en) * | 1995-05-10 | 1997-01-28 | Toshiba Corp | Ceramic-base fiber composite material and its production |
US5765596A (en) * | 1995-06-16 | 1998-06-16 | Hps Merrimac | Ceramic heat exchanger |
JP2008501977A (en) * | 2004-06-07 | 2008-01-24 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | Multilayer ceramic tubes used for fuel containment barriers in nuclear power plants |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2783126A1 (en) | 2011-07-14 |
CN102713493A (en) | 2012-10-03 |
KR20120112552A (en) | 2012-10-11 |
DE102009054910A1 (en) | 2011-06-22 |
EP2513589A1 (en) | 2012-10-24 |
BR112012014847A2 (en) | 2016-03-22 |
WO2011082866A1 (en) | 2011-07-14 |
US20120267087A1 (en) | 2012-10-25 |
KR101426631B1 (en) | 2014-08-06 |
RU2012130063A (en) | 2014-01-27 |
CA2783126C (en) | 2015-01-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6085798A (en) | Flexible pipe in which the creep of a sealing liner into the reinforcement is restricted | |
US11339509B2 (en) | Multi-material integrated knit thermal protection for industrial and vehicle applications | |
RU2719223C2 (en) | Knitted fabric from metal alloy for high-temperature insulating materials | |
CN103206265B (en) | For the grid adhesive layer that the continuous fiber of barrier of environment coat system is strengthened | |
US6099925A (en) | Flexible duct with a textile reinforcement | |
US8082954B2 (en) | Flexible pipe with a permeable outer sheath and a method of its manufacturing | |
KR20120093926A (en) | Composite material comprising soft carbon fiber felt and hard carbon fiber felt | |
JPS632919B2 (en) | ||
KR20110038067A (en) | Flexible hose for conveying fluids or gases | |
US4403796A (en) | Expansion joints | |
JP2013514512A (en) | Fiber reinforced articles | |
CN107709271B (en) | Molding material and method of manufacture | |
EP2574833B1 (en) | Multilayer reinforced polymeric pipe and system of pipes | |
JP2008535710A (en) | Thermal substrate with sliver | |
JP4300597B2 (en) | Fiber substrate for reinforcement and method for detecting strain in structure | |
EP1446603B1 (en) | A flexible pipe with a tensile reinforcement | |
JP2013011162A (en) | Anchorage tool and reinforcement material using the same | |
EP2273027A1 (en) | Bar including fibre-reinforced polymers for concrete reinforcement | |
JP4236478B2 (en) | Reinforcing fiber sheet | |
US4921283A (en) | Connection of carbon or graphite tubes | |
JP6594757B2 (en) | Ceramic composite material | |
RU2569839C1 (en) | Multi-component complex reinforcing thread | |
CN221540856U (en) | Glass fiber sleeve with heat-resistant function | |
WO2001000391A1 (en) | Heat exchanger using high conductivity yarn insertions | |
EA011529B1 (en) | Rigid composite tubular article and method for its production |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130822 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130826 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131122 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140602 |