CN103154590B - 耐火织物套筒及其构造和以其提供防火保护的方法 - Google Patents

耐火织物套筒及其构造和以其提供防火保护的方法 Download PDF

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Abstract

根据本发明的一个方面构造的织物套筒（10）为油或燃料流体输送管道提供了防火保护，并且满足在零流量下的AS1055A级保护要求以及在零流量下的AS1055B级保护要求。织物套筒包括单层管状织物壁（14），其由玄武岩、二氧化硅、陶瓷和玻璃纤维纱组成的组中的至少一种制成。该壁具有外表面（18）和围成空腔（22）的内表面（20），该空腔的尺寸适于容置流体输送管道（12）。一硅橡胶涂层粘附至壁的外表面，并且一阻燃添加剂与硅橡胶混合以形成涂层组合物。该阻燃添加剂选自由硼酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝中组成的组。

Description

耐火织物套筒及其构造和以其提供防火保护的方法
技术领域
本发明主要涉及用于保护细长元件的织物套筒,并且尤其涉及耐火织物套筒。
背景技术
柔性软管和管组件公认用于保护流体输送管道（如燃料管道和输油管道）防止其暴露于高温，并且提供符合航空航天标准AS1055燃烧试验的耐火性能和防火屏蔽保护。在试验中,采用在2000华氏度的火焰温度下具有4500Btu/hr的火焰强度的火焰进行试验。一种航空航天标准（AS1055B级）要求使防火屏障维持15分钟。众所周知，具有涂层的织物套筒在流体以5D流量（5gpm）通过待保护的管道时满足AS1055B级保护要求。典型的织物套筒包括一具有硅橡胶涂层的玻璃纤维辫织套筒。玻璃纤维和硅橡胶涂层的基础结构在航空航天标准（AS1072）中指定为2型套筒。尽管这些套筒在5D流量下满足AS1055B级保护要求，但它们在1D流量（1gpm）下不满足AS1055B级保护要求，也不符合另一个航空航天标准（AS1055A级），此标准要求当流量为零时使耐火性能维持5分钟。因此，为了在1D流量（1gpm）下满足AS1055B级保护要求，或在零流量下满足AS1055A级保护要求，需要将多个套筒围绕彼此重叠，这就造成了体积过大并且价格昂贵的问题。
发明内容
根据本发明的一个方面构造的一种低剖面（low profile）、单层壁织物套筒在零流量下满足了AS1055A级保护要求，并在1D(1gpm)流量下满足了AS1055B级保护要求。
根据本发明的一个方面，用于为流体输送管道提供防火保护的织物套筒包括一单层管状织物壁，其由玄武岩、二氧化硅、陶瓷和玻璃纤维纱组成的组中的至少一种制成。该壁具有外表面和围成空腔的内表面，该空腔的尺寸适于容置流体输送管道。一硅橡胶涂层粘附至该壁的外表面，并且一阻燃添加剂与硅橡胶混合以形成涂层组合物。该阻燃添加剂选自由硼酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝中的至少一种组成的组。
根据本发明的另一个方面，提供了一种构造单层壁织物套筒的方法，该织物套筒用于为流体输送管道提供防火保护。该方法包括：交织纱线并形成一管状壁，该纱线由选自由玄武岩、二氧化硅、陶瓷和玻璃纤维纱组成的组中的至少一种的材料制成，该管状壁具有外表面和围成空腔的内表面，该空腔的尺寸适于容置流体输送管道。该方法进一步包括：形成硅橡胶和阻燃添加剂的涂层组合物，且该阻燃添加剂选自由硼酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝组成的组中的至少一种，以及将该涂层组合物涂敷至该管状壁的外表面。
根据本发明的又一个方面，提供了一种为流体输送管道提供防火保护的方法。该方法包括：将一单层壁织物套筒包裹住流体输送管道，其中，该单层壁具有外表面，且该外表面上粘附有硅橡胶和阻燃添加剂的外涂层组合物，该阻燃添加剂选自由硼酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝组成的组中的至少一种。
附图说明
结合下文给出的优选实施例和最佳方式的详细描述、所附权利要求和附图进行考虑，本发明的上述及其它的方面、特征和优点对本领域技术人员而言将会更加容易理解，其中：
图1A是根据本发明的一个优选实施例构造的织物套筒的立体图，其示出为绕燃料软管或输油软管组件设置；以及
图1B是根据本发明的另一个优选实施例构造的织物套筒的立体图，其示出为绕燃料软管或输油软管组件设置。
具体实施方式
更具体地参考附图，图1A和1B示出了根据本发明的一个方面构造的管状织物套筒10。该套筒10为流体输送管道12提供防火保护，流体输送管道12例如为那些用于引导易燃流体（如油和燃料）的管道。根据用于构造套筒10的纱线材料的类型，该套筒10的防火保护包括在1gpm和0gpm流量下依照航空航天标准（AS1055A级）提供耐火性能，并且进一步在1gpm和0gpm流量下依照航空航天标准（AS1055B级）提供耐火性能。因此，该纱线材料应当基于应用所需的防火保护来选择。
套筒10具有一管状壁14，根据应用要求，该壁14可以是机织的（如图1A中W处所示）或是辫织的（如图1B中B处所示）。壁14构造为具有沿纵轴16延伸的任何合适的长度和任何合适的直径。因此，壁14可以构造成具有不同的结构特性和配置。壁14具有外表面18和围成空腔22的内表面20，该空腔的尺寸适于容置管道12，其中，空腔22在套筒10的相对两端24、26之间沿纵轴16轴向延伸。壁14的外表面18具有涂层组合物28，该涂层组合物28由硅橡胶和阻燃添加剂组成。硅橡胶可选自各种不同类型的硅橡胶，例如包括HCR、RTV、挤出硅橡胶和液体硅橡胶（LSR）,该硅橡胶优选为含有聚硅氧烷的乙烯或者含羟基的聚硅氧烷。测试到的反应官能团越多，导致了硅橡胶固化时的交联越多，从而增强了涂层组合物28和套筒壁14之间的粘合力。
阻燃添加剂选自由硼酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝中的至少一种组成的组。在一个优选的实施例中，由于硼酸锌和氢氧化镁的协同作用，因此，以2:3的比例提供硼酸锌和氢氧化镁作为阻燃添加剂，其中，硼酸锌占涂层组合物28的10wt.％，氢氧化镁占涂层组合物28的15wt.％。应当理解的是，该比例和重量百分比可以根据应用要求而改变，其中硼酸锌与氢氧化镁的比例范围可以为1/2-3/4，且两者的重量百分比范围可以为5-20wt.％。当分解时，硼酸锌释放出硼酸，硼酸沸腾以围绕套筒10形成炭绝缘层。此外，氢氧化镁在330摄氏度的温度以上分解，当分解时，氢氧化镁吸收1.37kJ/g的热量并释放水分，该水分可以用于有效降低火焰和管道12的温度。因此，硼酸锌和氢氧化镁的联合协同的物理和化学特性能为套筒10提供最佳的防火保护。
根据应用防火要求，织物壁由玄武岩、二氧化硅、陶瓷和玻璃纤维纱组成的组中的至少一种制成。例如，如果套筒10需要在1D流量下（流体以1gpm流过管道12）满足航空航天标准1055A级耐火性能，那么套筒壁14可以由交织的纱线制成，该交织的纱线选自由玄武岩、二氧化硅、陶瓷和玻璃纤维纱组成的组中的至少一种，其中，航空航天标准1055A级试验包括在2000华氏度的火焰温度、4500Btu/hr的火焰强度下燃烧5分钟。另外，如果套筒10需要在零流量下（没有流体流过管道）满足航空航天标准1055A级耐火性能，那么套筒壁14可以由交织的纱线制成，该交织的纱线选自由玄武岩、二氧化硅和陶瓷组成的组中的至少一种。此外，如果套筒10需要在1D流量下（1gpm）满足航空航天标准1055B级防火保护要求，那么套筒壁14可以由交织的纱线制成，该交织的纱线选自由玄武岩、二氧化硅和陶瓷组成的组中的至少一种，其中，航空航天标准1055B级试验包括在2000华氏度的火焰温度、4500Btu/hr的火焰强度下燃烧15分钟。进一步地，如果套筒10需要在零流量下满足航空航天标准1055B级防火保护要求，那么套筒壁14可以由交织的纱线制成，该交织的纱线选自由二氧化硅和陶瓷组成的组中的至少一种。
应该认识到的是，无论所需的尺寸和长度如何，根据本发明构造的套筒组件10都适用于各种应用。例如，它们可用于汽车、船舶、工业、航空或航天应用，或者任何其他应用，在任何其他应用中需要保护套筒以保护附近元件抵御高温和/或火灾。
应当理解的是，上文的详细描述是关于某些优选实施例的，本领域普通技术人员从本文的揭示内容中容易辨别的其它实施例并入此处，并被认为在最终允许的所有权利要求的范围内。

Claims (11)

1.一种织物套筒(10)，其用于为流体输送管道(12)提供防火保护，其特征在于，该织物套筒包括：
一单层管状织物壁(14)，其由玄武岩、二氧化硅、陶瓷和玻璃纤维纱组成的组中的至少一种制成，所述壁具有一外表面(18)和一围成一空腔(22)的内表面(20)，该空腔(22)的尺寸适于容置该流体输送管道；
一粘附至所述外表面的硅橡胶涂层(28)；以及
一阻燃添加剂，其与所述硅橡胶混合以形成一涂层组合物，所述阻燃添加剂由比例为2:3的硼酸锌和氢氧化镁组成。
2.根据权利要求1所述的织物套筒，其特征在于，所述硼酸锌占所述涂层组合物的10wt.％。
3.根据权利要求1所述的织物套筒，其特征在于，所述单层管状织物壁为辫织或机织而成的。
4.一种构造单层壁织物套筒(10)的方法，该织物套筒(10)用于为流体输送管道(12)提供防火保护，其特征在于，该方法包括：
交织纱线并形成一管状壁(14)，该纱线由选自由玄武岩、二氧化硅、陶瓷和玻璃纤维纱组成的组中的至少一种的材料制成，该管状壁具有一外表面(18)和一围成一空腔(22)的内表面(20)，该空腔(20)的尺寸适于容置该流体输送管道；
形成硅橡胶和一阻燃添加剂的涂层组合物，所述阻燃添加剂由比例为2:3的硼酸锌和氢氧化镁组成；以及
将该涂层组合物涂敷至该管状壁(14)的外表面(18)。
5.根据权利要求4所述的构造单层壁织物套筒的方法，其特征在于，该方法进一步包括提供占该涂层组合物15wt.％的氢氧化镁。
6.根据权利要求4所述的构造单层壁织物套筒的方法，其特征在于，该方法进一步包括采用辫织工艺或采用机织工艺交织该纱线。
7.根据权利要求4所述的构造单层壁织物套筒的方法，其特征在于，该方法进一步包括选择玄武岩作为纱线材料，以在燃烧试验中使得该管状壁耐火性能在流体以0gpm流量通过该流体输送管道时符合航空航天标准1055 A级，并在试验中使得该管状壁防火性能在1gpm流量下符合航空航天标准1055 B级。
8.根据权利要求4所述的构造单层壁织物套筒的方法，其特征在于，该方法进一步包括选择二氧化硅或陶瓷作为纱线材料，以在燃烧试验中使得该管状壁耐火性能在流体以0gpm流量通过该流体输送管道时符合航空航天标准1055 A级，并在试验中使得该管状壁防火性能在1gpm流量下符合航空航天标准1055 B级。
9.一种为流体输送管道(12)提供防火保护的方法，其特征在于，该方法包括：
将一单层壁织物套筒(10)包裹住该流体输送管道(12)，其中，该单层壁具有一外表面(18)，且该外表面上粘附有硅橡胶和一阻燃添加剂的外涂层组合物，该阻燃添加剂由比例为2:3的硼酸锌和氢氧化镁组成。
10.根据权利要求9所述的为流体输送管道提供防火保护的方法，其特征在于，该方法进一步包括采用玄武岩纱线材料制成该单层壁，以在燃烧试验中使得该单层壁耐火性能在流体以0gpm流量通过该流体输送管道时符合航空航天标准1055 A级，并在试验中使得该单层壁防火性能在流体以1gpm流量通过该流体输送管道时符合航空航天标准1055 B级。
11.根据权利要求9所述的为流体输送管道提供防火保护的方法，其特征在于，该方法进一步包括采用二氧化硅纱线材料制成该单层壁，以在燃烧试验中使得该单层壁耐火性能在流体以0gpm流量通过该流体输送管道时符合航空航天标准1055 A级，并在试验中使得该单层壁防火性能在流体以1gpm流量通过该流体输送管道时符合航空航天标准1055 B级。
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