CN101953239A - 用于实现对物体保护的方法以及通过对其的实施获得的壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种用于有效地控制热流并且保护物体(6)的隔热结构，其易于实现，成本低，符合严格的耐火标准，还提供对挤压和浸泡的保护。由此，本发明涉及一种用于保护预先封装在密封袋(4)内的至少一个物体(6)的方法，其包括将所述物体嵌入包含石膏晶体的高耐热性的隔热块(2)的主体中而不封入空气，隔热体(2)被浇灌在具有高机械耐挤压性的结构中，所述结构由中间模具构成或者直接限定外壳(1)。由所述方法获得的壳体包括具有高耐热性的隔热块(2)和具有高机械耐挤压性的外壳(1)。有利地，例如电子板的物体被封装在由硅制成的密封袋(4)中，所述外壳(1)包括水蒸汽排放槽(10)以及用于浇灌隔热体(2)的开口(3)，所述开口通过板(12)被封闭，板(12)通过螺钉(13)被固定在外壳上。板(12)、隔热体(2)和袋(4)中设置有用于使电线(7)通过的密封管道。

Description

用于实现对物体保护的方法以及通过对其的实施获得的壳体
本发明涉及实现保护物体对抗严酷的环境条件的方法，以及根据所述方法制造的壳体，特别是用于分析交通工具事故原因的数据记录黑盒子，或长时间保留珍贵物体的盒子。
本发明涉及隔热领域，其由基于天然或合成石膏，通常被称为石膏的材料实现。
化学式为CaSO42H2O的该材料通常被用于建筑物中。其性质之一为通过其参与的吸热反应而具有实现隔热的本领。实际上，其含有约20％晶体形式的水，以及多达8％的残余的游离水。在加热时，在1bar的压强、100℃至120℃之间，石膏发生至少454kJ/kg的第一吸热反应(蒸发1.5个水分子，残余的游离水以不定的比例被加入到其中)，以及在1bar的压强、200℃至220℃之间，发生168kJ/kg的第二吸热反应(蒸发0.5个水分子)。
这样，将这种材料用于隔热是因为当其吸热反应时大量吸热，最大的能量(第一的)发生在相对低的温度(100-120度)。此外，其既不释放有毒的气体也不释放有毒的蒸汽，而只释放出水。
因此石膏特别适用于物体的隔热。
公知的第一种用于隔热的方法包括在两壁之间，且特别在两个互连的容积之间，填充入一种或多种隔热材料。
因此，在文件FR 2423618中描述了一种包括石膏衬板的防火的柜。该衬板处于外包层(habillage)和内包层之间，并被设置为一旦发生火灾，在由内包层限定的腔内不会产生不可接受的温度。
然而，该方案的缺点是需要内外两个壁来保持基于石膏的隔热。此外，该方法不能保护物体免受例如挤压这样的机械碰撞，也不能保护物体抵抗外部的浸泡。
此外，另一种公知的用于隔热的方法包括用基于石膏的材料罩住要被保护的物体。这类方法被用于建筑领域用来保护钢梁。
然而，该方法需要使用一种特定的石膏从而万一发生火灾时有良好的机械强度，并且因此防止其裂开或者从保护支架上脱落。此外，该方法既不提供对抗挤压的机械保护，也不提供浸入流体中的不渗透性。
因此，寻求下述的一种隔热结构是有用的，即用于有效地控制热流并保护物体，制造方法简单易行，价格低廉，并且符合严格的耐火标准，还可以提供对挤压的保护以及浸入流体中的不渗透性。
本发明旨在满足上述目标中的至少一个，其通过用坚固的套包住罩以石膏的被保护物体而实现。
更具体地，本发明的主旨为保护至少一个物体的方法，包括将一个或多个物体嵌入隔热块而不封入空气，所述隔热块基于石膏晶体(完整分子式为CaSO42H2O)且具有高耐热性，隔热块被浇灌在高机械抗挤压性的结构中。该结构并非是完全密封的，在被置于高温时可让气体特别是水蒸汽排出。因此对所述物体的防止浸泡的保护是通过对一个或多个物体的密封的封装而预先实现的。
有利地，根据本发明的方法符合耐火和耐受达到1100度左右高温的标准。
有利地，所述隔热保护的方法包括根据需要的隔热体的厚度和要保护的物体可以承受的最高温度，通过对α类型的水合硫酸钙晶体的量和β类型的水合硫酸钙晶体的量进行分配而调整该隔热体的组成。
半水硫酸钙为各种不同石膏的基础，特别是具有不同的机械和热特性的α类型和β类型的石膏。α类型的石膏密度大且具有高机械强度，与之相反，β类型的石膏比α类型的轻但是比它脆弱。α类型的石膏的高密度允许以晶体状态存储更多的水，这样对于相同的容积或厚度而言可提供更好的隔热保护。
根据其特定的特征，具有高耐热性的隔热体主要基于α类型的硫酸钙晶体形成，且混入一些粘合剂和/或添加剂，以及惰性矿物添料。后几种成分可以方便混合并改变石膏固化(prise du
Figure BPA00001205394400021
)用时间。
混合比，即加水的比例，是根据石膏的性质和其辅助剂来调整的，以便完全水合石膏而使多余的水为最少。低粒度有利于水合作用。因此，一旦石膏为干的，就具有低孔隙度，并且对于给定的容积，晶体形式的水量最大。
根据一个特定实施例，所述方法包括：在作为具有高机械强度的结构的外壳中填充具有高耐热性的隔热浆，在外壳中放置要保护的物体，所述物体预先从口(3)放入外壳，然后在浆凝固时，封闭所述外壳的充填口。
可选地，临时的模子作为结构，该临时的模子在浆凝固为具有高耐热性的隔热块后被移除，由至少两部分组成的所述外壳被设置来代替模子以贴合所述隔热块的形状。
有利地，所述物体被置于具有高耐热性的隔热体的中心，从而对物体的隔热保护为各向同性的。
本发明还涉及根据所述方法制造的壳体。这样的壳体包括：基于石膏晶体的具有高耐热性的隔热块，其可以主要由α类型的水合硫酸钙晶体组成；以及具有高机械抗挤压的外壳，其贴合隔热块的外部形状；以及基于硅的液密袋，其将要保护的物体封装在内，所述袋以基本各向同性的方式置于具有高耐热性的隔热体的内部。所述液密袋防止物体浸入液体特别是水。
根据特定的实施例：
-所述壳体符合具有记录的数据的黑盒子的尺寸，其中被保护的物体可为存储器和其装在电子卡上的接口部件。特别是信号转换器；
-所述外壳的材料选自基于金属的材料、金属合金、Kevlar以及碳纤维；
-所述外壳包括至少一个排放水蒸汽的开口，特别是至少一条缝，水分子在具有高耐热性的隔热体经受高温时从该隔热体中以晶体状态释放出；
-外部的外壳和所述袋被设置有至少一个封闭的管道以供电线通过，从而允许向包含在密封袋中的电子卡的存储器供电并对其访问；
-所述壳体符合长时间保存要保护的珍贵物体的盒子的尺寸，可以保护物体免于机械力、火及高温。
本发明的其它特征和优点将通过参照附图阅读下述一个具体的实施例而变得清楚，实施例为铁路记录黑盒子，其符合IEEE 1482.1标准的耐热性，机械强度及对浸泡的要求，附图分别表示：
图1为根据本发明的制造方法的实施例，其包括预先封装要保护的电子卡；
图2为通过根据本发明的方法获得的黑盒子中具有高耐热性的隔热体和被保护的电子卡的热变化的曲线图；以及
图3为根据本方法实现的形成黑盒子的盒。
图1阐明实现本发明的方法的例子，用于从外部金属外壳1开始制造黑盒子，该外壳起到机械保护作用。该壳设置有口3，通过口3放入密封的袋4，在袋4中封装有要被隔热保护的电子卡6。所述电子卡的电线7从所述口3接出。
有利地，诸如钳5的定位装置将袋4保持在模子的中心，以便隔热体在袋周围的厚度为均匀的，这样隔热保护即为各向同性的。
基于硫酸钙的隔热体2被以浆状物的形态浇灌入袋4和外壳1之间直至填满，以便填满外壳1中原先被空气占据的空隙并且罩住袋4使其被淹没在浆状物中而不会封入空气。优选地，该铸模的步骤分两段进行。在第一阶段，外壳被填至保持装置5的高度。在第二阶段，当隔热体已经凝固，就将保持装置5移除，然后外壳由浆状的隔热体2完成。
一旦隔热体2在外壳1内凝固，就通过添加固定在外壳1上的板或包括在外壳的厚度内的金属补充部分而填上所述的口，所述板或补充部分被切割成只允许电线7的通过。
之前描述的方法的一个变型包括在进行铸模操作时，使用临时模子取代金属外壳1。一旦隔热体凝固，就将模子移除，加上由例如两个半壳形成的金属外壳。
图2示出在上述方法中使用的，基于半水硫酸钙晶体的具有高耐热性的隔热体的热变化曲线E(t)。为使所述黑盒子更加紧凑，所采用的隔热体主要由α类型的半水硫酸钙晶体组成的石膏制备而成。图2还示出被这样保护的电子卡的温度曲线I(t)。这样实现的黑盒子符合根据IEEE 1482.1标准的耐热测试。
温度变化曲线E(t)给出黑盒子所处的周围环境的温度。曲线I(t)给出在位于所述黑盒中心的电子卡处测得的温度。后者示出将电子卡保持在合理的温度，即使周围温度E(t)已经达到650度，该温度也没有超过180度左右的温度，这就允许在FLASH类型存储器中记录的数据得以保存。
根据图3，根据前述方法实现的黑盒子类型的壳体11，被置于火车的火车头中安全位置。其装有外部金属壳1，浇灌在外壳1和硅制成的袋4之间的具有高耐热性的隔热层2。袋4将存储有数据的存储器8封装在与信号转换器9相关的电子卡6上，信号转换器9通过电线7与置于外壳外的数据记录仪相连。
黑盒子11在外部的套1的两侧都开有口10，当承受高温时，该口允许排放出来自隔热体2的水蒸汽；并且该口保持壳体11内部可以接受的压力。这样，要保护的物体8、9和6的温度不会通过这种现象而升高。
此外，通过用螺钉13将金属板12固定而添加在外壳1上从而关闭开口3。金属板12通过例如以标定尺寸钻孔得到一个或多个封闭的管道制备而成，以使得只允许所述板和外壳1之间的电线7通过，而不会妨碍对存储器8和对信号转换器9的隔热及机械保护。
在此例中，基于钢的外部的套1具有5毫米左右的足够厚度，以构成机械保护。所述黑盒子11的外部尺寸为17x8x11cm3。在另一例中，所述厚度可以根据所应用的机械强度的标准而变化。
形成袋4的基于硅的材料可以在黑盒子11浸没到水中时或是在吸热反应阶段隔热体2蒸发水时，有利地确保袋中的内容物的密封。另外，在袋4上设置有多个封闭开口(未示出)以便电线7通过。
基于上述，具有高耐热性的隔热体2允许部件8、9和6被保护，并且特别地允许存储器8不会超过温度150度。此外，所述黑盒子11可以承受外界超过750度的温度，例如约900度到1000度，或通过增大其尺寸而承受1100度的温度。
可选地，保护壳体形成用于长时间保存的外壳，其允许保存躲避火、机械应力和严酷的温度，以及为用户保存珍贵物体的完整性。所述保存用壳体的尺寸有利地在5x5x5cm3和100x50x50cm3之间。这样，根据本发明的外壳的体积和重量为用户的运输或存放提供了极大地便利。所述长时间保护壳体可以有利地包括设置在外壳上的开启/闭合装置，例如通过铰链和安全栓，以便容易地接触到物体以及可选地对其进行替换。
本发明并不限于上面所描述并示出的实施例。事实上，外部的外壳1和具有高耐热性的隔热体2的形状在上文被以平行六面体的形状示出，它们也可为圆筒形或旋转的(revolution)。
此外，所述方法可以这样实现：在具有高耐热性的隔热块上形成腔，引入包含有要隔热保护物体的具有高耐热性的隔热浆状物，用浆状物填满腔，并让其干燥至浆状物凝固以使浆状物和块的结合均匀。有利地，所述腔被设计为使得要保护的物体在块的中心。
外部的外壳1可由其它具有高机械强度的材料构成，诸如Kevlar或碳。具有高耐热性的隔热体2的厚度可比上述的5毫米大体上大一些，从而针对更严格的耐火标准，如有关飞行器的标准，保护物件对抗甚至更高的温度。
此外，保护壳体并不限于黑盒子或保存用的外壳，而同样也可以被用作所有类型壳体的隔热保护，诸如运输财产、食品或药物的壳体，甚至是运输军需品的壳体。

Claims (16)

1.保护至少一个物体的方法，其特征在于，所述方法包括：将一个或多个物体(6，8，9)嵌入基于石膏晶体的具有高耐热性的隔热块(2)中而不封入空气，所述隔热块(2)被浇灌在具有高机械耐挤压性的结构(1)中；以及通过密封封装要保护的所述一个或多个物体，而预先形成对所述物体防浸泡的保护。
2.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，所述结构(1)在置于高温中时能够排放气体。
3.根据上述任一权利要求所述的保护方法，其特征在于，所述保护方法包括：根据要求的隔热体(2)的厚度和要保护的所述物体(6，8，9)可以承受的最高温度，通过分配α类型的水合硫酸钙晶体的量和β类型的水合硫酸钙晶体的量，调整所述隔热体(2)的组成。
4.根据前一权利要求所述的保护方法，其特征在于，具有高耐热性的所述隔热体(2)主要由α类型的水合硫酸钙晶体组成。
5.根据上述任一权利要求所述的保护方法，其特征在于，具有高耐热性的所述隔热体(2)还包括粘合剂和/或添加剂。
6.根据上述任一权利要求所述的保护方法，其特征在于，具有高耐热性的所述隔热体(2)还包括惰性矿物添料。
7.根据上述任一权利要求所述的保护方法，其特征在于，所述保护方法包括：在作为具有高机械强度的结构的外壳(1)中填充具有高耐热性的隔热浆(2)，在所述外壳中放置要保护的所述物体(6，8，9)，所述物体被预先封装在密封的袋(4)中并从口(3)引入所述外壳中，然后在浆凝固时封闭所述外壳的充填口。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的保护方法，其特征在于，所述保护方法包括：在以作为所述结构的临时的模子中填充具有高耐热性的隔热浆(2)，在所述模子中放置要保护的、被预先封装在密封的袋(4)中的所述物体(6，8，9)，然后在浆凝固为具有高耐热性的隔热块后移除所述临时的模子，以至少两部分组成的外壳(1)代替所述模子来贴合所述的隔热块的形状。
9.根据上述任一权利要求所述的保护方法，其中要被保护的所述物体被基本置于具有高耐热性的所述隔热体的中心，从而对所述物体的隔热保护为各向同性的。
10.保护壳体，通过根据上述任一权利要求所述的方法获得，其特征在于，所述保护壳体包括：基于石膏晶体的具有高耐热性的隔热块(2)，所述隔热块(2)主要由α类型的水合硫酸钙晶体组成；外壳(1)，具有对抗挤压的高机械强度，并贴合所述隔热块(2)的外部形状；以及基于硅的密封的袋(4)，其封装有要保护的物体，所述袋以基本各向同性的方式设置在具有高耐热性的所述隔热块内部。
11.根据前一权利要求的保护壳体，其中所述外壳的材料选自基于金属的材料、Kevlar和碳纤维。
12.根据权利要求10和11中的任一项所述的保护壳体，其中所述外壳包括排放蒸汽的开口(10)。
13.根据权利要求10-12中的任一项所述的保护壳体，其特征在于，所述保护壳体符合数据记录黑盒子(11)的尺寸。
14.根据前一权利要求所述的形成黑盒子的壳体，其特征在于，要保护的所述物体(6，8，9)为安装在电子卡上的存储器(8)和信号转换器(9)。
15.根据前一权利要求所述的形成黑盒子的壳体，其特征在于，所述外部的外壳(1)和所述袋(4)设置有至少一个用于通过电线(7)的密封管道。
16.根据权利要求10-12中的任一项所述的保护壳体，其特征在于，所述保护壳体符合用于长时间保存要保护的珍贵物体的盒子的尺寸。
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