Способ изготовления многоэкранной теплоизоляции Советский патент 1981 года по МПК F16L59/08 

Изобретение относится к высокотемпературным теплоизоляциям, используемым в электропечах, машинах для испытания материалов, в газовых каналах энергетических установок и аппаратов. Известен способ изготовления многоэкранной теплоизоляции, включающий штамповку на экранах в пластифицирован ном состоянии .дистанционирующих выступов, сборку из них многослойных пакетов и их спекание на оправке. . По этому способу могут быть получены многоэкранные изоляции, которые для снижения лучистого теплообмена, уменьг шения газопроницаемости и переноса тепла конвекцией содержат большое число экранов на единицу толщины изоляции с малыми зазорами между экранами. При толщине 100-150 мкм на них могут быть получены тиснением выступы, например полусферические, высотой 150-200 мкм. Однако изоляции с такими тонкими экранами неточны, имеют недостаточное сопротивление ползучести, малую вибростойкость. В то же время экраны большей толщины с тиснениями трудно изготовить. На экранах толщиной 0,3-0,4 мм могут быть получены соответственно и лишь более высокие выступы высотой 0,50,8 мм, так как более низкие выступы на 1ШХ при спекании сглаживаются и дистанционирование становится ненадежным. Увеличение высоты выступов и соответственно межэкранньгх промежутков приводит к снижению эффективности изоляции, так как увеличиваются зазоры и снижается число экранов на единицу толпщны изоляции. Цель изобретения - повышение прочности изоляции без существенного снижения ее теплоизоляционных свойств. Поставленная цель достигается тем,, что между пластифицированными экранами с дистанционирунмцими выступами перед спеканием помещают гладкие пластифицированные экраны и производят их 38 совместную термообработку. Кроме того экраны в пластифицированном состоянии навиваютспо спирали на оправку и между пакетом и оправкой оставляют зазор равный 0,75-1,0 величины усадки материала экранов при спекании, который перед сборкой заполняют легкоплавким материалом, температура плавления которого на 100-150 С ниже температуры начала спекания материала экранов, а в качестве легкоплавкого материала применяют парафин. При укладке силовых, несущих экранов между рифлеными дистанционирующим экранами достигается упрочнение изоля ции, упрощение технологии ее изготовления .без существенного ухудшения теплоиэоляциониых свойств. Сборка силовых и дистанционных экранов на их пластифицированной стадии до удаления связки и спекания дает во можность использовать эффект усадки материала экранов, происходящей в про цессе их спекания, для осуществления калибровки теплоизоляционной сборки, йосле которой она приобретает необходиьше точные окончательные размеры и форму. Например, при изготовлении цилиндрической изоляции силовые и дистjaнциoниpyкициe экраны вырезают из пластифицированных заготовок в виде лент, соб11рают в сдвоенную ленту и /навивают по спирали несколько витков на оправку, диаметр которой равен окончательному внутреннему размеру. При этом для возможности применения . непрерывной спирали и калибровки изоляции между оправкой и спиральным пакетом оставляют зазор, равиый 0,751,0 величины усадки материала экранов при спекании. Начальный усадоч- ный зазор при навивке спирали можно создать различными способеши: с помощью извлекающейся или сменной .металлической или фторпластовой встав .ки, путем заполнения зазора перед сборкой легкоплавким материалом, температура плавления которого не менее чем на 100-200®ниже температуры начала спекания материала экранов (мочевина, парафин, сплав Вуда и т. п.) . Но наиболее удобным оказалось применение парафинового слоя: он прост в обращении, легко обрабатывается на станке, позволяя получить точную цилиндрическую посадочную поверхность. Парафин, например, отливали на оправку, используя полую графитовую втулку внутренний диаметр которой равен внутреннему диаметру изоляционного пакета спеканием. После извлечения из графитовой втулки парафиновый слой не нуждается в дополнительной механической обработке. В некоторых случаях может оказаться удобным це снимать пакет спеченных экранов с оправки и использовать последнюю, как элем1ент изолируемой конструкции. На фиг. 1 изображена двухслойная лента, состоящая из пластифицированног го гладкого слоя (l) и рифленого слоя (2) с дистанционирующими выступами (З) перед навивкой на оправку; на фиг. 2-оправка (4) с парафиновым слоем (5); на фиг. 3 - спиральная навивка сдвоенной ленты на оправку с удаляемым парафиновым слоем перед термообработкой; на фиг. 4 - спиральная навивка с оправкой на начальном этапе термообработки (после выплавления парафина, но перед спеканием); на фиг. 5 - готовая изоляция после снятия с оправки. Приме р. Изготавливалась многоэкранная цилиндрическая изоляция, состоящая из уложенных по спирали 12 слоев экранов: 6 дистанционирующих экранов трлщнной 120 мкм с полусферическими выступами высотой мкм и 6 гладких экранов толщиной 400 мкм. Внутренний диаметр изоляции d 40 мм, наружный d2 50 мм, длина 1 100 мм. Заготовкой для дистанционирующих экранов служила лента, отлитая из шликера NbC на поливинилбутир гпьной связке. На этой ленте были отштампованы полусферические выступы. Заготовкой для гладких экранов служила лента, полученная литьем и последующей прокаткой пластифицированной массы порошка NbC на каучуковой связке. Обе ленты бьши сложены в двухслойную ленту и навиты по спирали на графитовую оправку. На оправке бьш предварительно отлит слой парафина толщиной 3,1 мм. Образец изоляции помещали в графитовую обойму и подвергали термообработке в вакуумной электропечи при вакууме- 5 10 мм рт,ст.. при нагреве со скоростью 200 град/ч до и далее со скоростью 4100 град/ч до 1800°С с вьщержкой при максимальной температуре 30 мин. После термообработки спиральная намотка облегала внутреннюю оправку, но легко снималась с нее. Внутренняя поверхность изоляции имела точную и гладкую цилиндрическую поверхность.

5875177

В таблице приведены характеристи- же раЬмеры d , djH 1, и состоящей из

ки предлагаемой изоляции по сравиению с известной изоляцией, имеющей такие

1 г -J. 12 слоев фольги NbC толщиной 120 мкм ,с дистанционирующими выступами.

Коэффициент теплопроводности при средней температуре 20QOK, Вт/м.К:

в среде аргона

в среде гелия

Прочность на продольн сжатие при , МПа

Скорость ползучести при и напряжении продольного сжатия 0,5 кг/мм , %/ч

Из таблицы видно, что комбинированная многоэкранная изоляция обладает более высокой прочностью и сопротивлением ползучести, тогда как теплоизоляционные свойства ее изменились незначительно (10-12%).

Предлагаемый способ изготовления многоэкранной теплоизоляции обеспечивает повышение прочности, сопротивления ползучести и вибростойкости при сохранении высокой теплоизоляционной способности, а также упрощение технологии изготовления благодаря применешло спиральной навивки непрерывной сдвоенной ленты на оправку с определенным усадочным

зазором. Формула изобр етения

1,1 1,9

2,2

10-15 110-155

16-20 0,7-1,0

ду пластифицированными экранами с дистанционирующими выступами помещают гладкие пластифицированные экраны и производят их совместную термообработку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2704311/29-08, кл. F 16 L 59/08, 1978.