RU2304507C2 - Method of filling space with heat insulating material - Google Patents
Method of filling space with heat insulating material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2304507C2 RU2304507C2 RU2005131748/03A RU2005131748A RU2304507C2 RU 2304507 C2 RU2304507 C2 RU 2304507C2 RU 2005131748/03 A RU2005131748/03 A RU 2005131748/03A RU 2005131748 A RU2005131748 A RU 2005131748A RU 2304507 C2 RU2304507 C2 RU 2304507C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- filler
- temperature
- suspension
- binder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Thermal Insulation (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области высокотемпературной техники, в частности к изготовлению теплоизоляции путем заполнения изолирующим материалом полостей в изделии, например в газотурбинном двигателе.The invention relates to the field of high-temperature technology, in particular to the manufacture of thermal insulation by filling insulating material in the cavities in the product, for example in a gas turbine engine.
В статоре газотурбинного двигателя имеются кольцевые полости, образованные кольцевыми выборками на внутренней стороне внешнего корпуса статора и выборками на внутренней стороне элементов сборной конструкции (проставки, блоки направляющих лопаток) внутреннего корпуса. Между элементами сборной конструкции внутреннего корпуса имеются компенсационные зазоры, обеспечивающие возможность теплового расширения элементов конструкции, но в то же время разрешающие непроизводительный переток газов.In the stator of the gas turbine engine, there are annular cavities formed by ring samples on the inner side of the outer stator housing and samples on the inner side of the prefabricated elements (spacers, blocks of guide vanes) of the inner housing. Between the elements of the prefabricated structure of the inner case there are compensation gaps that provide the possibility of thermal expansion of the structural elements, but at the same time allow unproductive gas flow.
Вся конструкция работает в режиме высокочастотной вибрации. Внешняя поверхность внутреннего корпуса омывается высокотемпературным до 700°С газовым потоком. Температура стенки полости достигает 650°С.The whole structure operates in high-frequency vibration mode. The outer surface of the inner case is washed by a high-temperature gas stream up to 700 ° С. The temperature of the cavity wall reaches 650 ° C.
Дно выборок в элементах конструкции внутреннего корпуса не является ровным, оно снабжено ребрами, столбиками разнообразной геометрии и размеров, образующими углубления также различной геометрии и размеров.The bottom of the samples in the structural elements of the inner case is not even, it is equipped with ribs, columns of various geometries and sizes, forming depressions also of various geometries and sizes.
Зазоры между ребрами и дном выборки во внешнем корпусе различны и могут быть на уровне от 0,2 до 5 мм.The gaps between the ribs and the bottom of the sample in the outer casing are different and can be at a level of 0.2 to 5 mm.
В результате стенки кольцевой полости имеют сложный рельеф внутренней поверхности, затрудняющий ее заполнение теплоизолирующим материалом.As a result, the walls of the annular cavity have a complex relief of the inner surface, which makes it difficult to fill with heat insulating material.
При рассмотренной геометрии полости неосуществимо заполнение полости дисперсным материалом методом засыпки через проделанное отверстие в стенке полости и тем более его уплотнение материала, необходимое для исключения утряски теплоизолирующего слоя при вибрационных нагрузках.With the considered geometry of the cavity, it is not feasible to fill the cavity with dispersed material by filling it through a hole in the cavity wall and, all the more, its compaction of the material, which is necessary to exclude the shock of the heat-insulating layer under vibration loads.
Оказалось непригодным заполнение выборок в элементах изделия волокнистым материалом из-за непреодолимых затруднений при сборке конструкции.It turned out to be unsuitable to fill the samples in the elements of the product with fibrous material due to insurmountable difficulties in assembling the structure.
Непригодны твердеющие полимерные композиционные теплоизолирующие материалы для заполнения полостей методом нагнетания пасты (суспензии) в полости из-за их химической неустойчивости при высокочастотной вибрации.Hardening polymer composite heat-insulating materials are not suitable for filling cavities by injection of paste (suspension) in the cavity due to their chemical instability during high-frequency vibration.
Непригодны также твердые композиционные материалы на основе жидких стекол или фосфатных клеев как из-за неосуществимости требуемых режимов сушки материала в замкнутом объеме, так и их хрупкости, исключающей вибрационную устойчивость слоя.Solid composite materials based on liquid glasses or phosphate adhesives are also unsuitable due to the impracticability of the required drying regimes of the material in a confined space and their fragility, which excludes the vibration resistance of the layer.
Объем полости в статоре не постоянен. Он изменяется в соответствии с изменением температуры. Если увеличение объема твердого неэластичного слоя теплоизолирующего материала при нагревании будет отставать от увеличения объема полости, то слой окажется в полости в свободном состоянии и будет быстро разрушен вибрирующими стенками. Отставание уменьшения объема слоя от уменьшения объема полости приведет к обжиму слоя и разрушению стенок полости. Такая ситуация возникает при заполнении полости композиционными материалами на основе оксидов и минеральных связующих, характеризующимися существенно меньшими значениями коэффициентов линейного расширения по сравнению с конструкционными сталями.The volume of the cavity in the stator is not constant. It changes in accordance with a change in temperature. If the increase in the volume of the solid non-elastic layer of the insulating material during heating will lag behind the increase in the volume of the cavity, the layer will be in the cavity in a free state and will be quickly destroyed by the vibrating walls. The lag of the decrease in the volume of the layer from the decrease in the volume of the cavity will lead to crimping of the layer and destruction of the walls of the cavity. This situation arises when the cavity is filled with composite materials based on oxides and mineral binders, characterized by significantly lower linear expansion coefficients as compared to structural steels.
Для исключения этого и обеспечения вибрационной устойчивости слой должен быть упругим и "дышать" совместно с изменением объема полости как при тепловом расширении, так и при вибрационных нагрузках. Он должен состоять из упругих частиц теплоизолирующего материала, не скрепленных связующим.To eliminate this and ensure vibration stability, the layer should be elastic and “breathe” together with a change in the volume of the cavity both during thermal expansion and during vibration loads. It should consist of elastic particles of heat-insulating material, not fastened by a binder.
Для предотвращения или ослабления перетока газа по компенсационным зазорам слой должен перекрывать эти зазоры и быть достаточно плотным и непрерывным.To prevent or weaken the gas flow through the compensation gaps, the layer should overlap these gaps and be sufficiently dense and continuous.
Последнее может быть осуществлено только в случае, когда слой из теплоизолирующего материала формуется непосредственно в полости, что может быть достигнуто нагнетанием в полость суспензии теплоизолирующего материала в связующем, которое является дисперсионной средой, с последующим полным удалением дисперсной среды и раскреплением частиц материала.The latter can only be done when a layer of heat-insulating material is formed directly in the cavity, which can be achieved by injecting a suspension of heat-insulating material into the cavity in a binder, which is a dispersion medium, followed by the complete removal of the dispersed medium and the release of material particles.
Дисперсионная среда должна обеспечивать хорошее скольжение суспензии по стенкам полости.The dispersion medium must ensure good sliding of the suspension along the walls of the cavity.
Для исключения высыпания частиц теплоизоляционного материала через компенсационные зазоры размер всех частиц должен превышать ширину зазора. При этом, с одной стороны, не может быть достигнута необходимая плотность слоя для предотвращения перетока газа через зазоры, и, с другой стороны, частицы при вибрации будут перетираться и высыпаться через них.To exclude precipitation of particles of the insulating material through the compensation gaps, the size of all particles must exceed the width of the gap. In this case, on the one hand, the necessary layer density cannot be achieved to prevent gas flow through the gaps, and, on the other hand, particles will rub and vibrate through them during vibration.
Слой должен представлять собой перепутанные упругие волокна.The layer should be entangled elastic fibers.
Известен способ получения конструкционного теплоизолирующего материала через суспензию углеродных волокон в глицерине, или в полигликолях, или нефтяных маслах с последующим удалением части дисперсионной среды в нутч-фильтре и формованием заготовки под прессовкой в пресс-форме (патент RU №2093494, кл. С04В 35/52, 20.10.97). После обжига заготовки получают материал, обладающий несущей способностью. Однако в этом способе не рассматривается возможность заполнения теплоизолирующим материалом полости непосредственно в изделии.A known method of obtaining structural insulating material through a suspension of carbon fibers in glycerol, or in polyglycols, or petroleum oils, followed by removal of part of the dispersion medium in the suction filter and molding the workpiece under compression in a mold (patent RU No. 2093494, class. С04В 35 / 52, 10.20.97). After firing the preform, a material having a bearing capacity is obtained. However, this method does not consider the possibility of filling the cavity with the insulating material directly in the product.
Известен способ заполнения теплоизолирующим материалом полости в изделии, образованной поверхностями составляющих изделие элементов, заключающийся в том, что заполняют композиционным материалом полость в элементе изделия, в качестве композиционного материала используют смесь наполнителя и связующего и осуществляют сушку композиционного материала (патент RU №2189956, кл. С04В 38/08, 27.09.2002). Однако этот способ позволяет заполнить полость только перед сборкой изделия и, кроме того, не обеспечивает полного заполнения полостей, ограниченных образованной элементами изделия стенкой сложной конфигурации. Полученный таким способом теплоизолирующий слой недостаточно устойчив к длительному высокотемпературному и вибрационному воздействию.A known method of filling a cavity with an insulating material in a product formed by the surfaces of the constituent elements of the product, which consists in filling the cavity in the product element with composite material, using a mixture of filler and binder as a composite material and drying the composite material (patent RU No. 2189956, cl. СВВ 38/08, 09/27/2002). However, this method allows you to fill the cavity only before assembling the product and, in addition, does not provide a complete filling of the cavities limited by the wall of complex configuration formed by the product elements. The heat-insulating layer obtained in this way is not sufficiently resistant to prolonged high-temperature and vibrational effects.
Изобретение решает задачу создания способа заполнения теплоизолирующим материалом полостей различного сечения и кривизны со сложным рельефом поверхностей стенок высокотеплостойким теплоизолирующим материалом, образующим непрерывный слой, устойчивый к длительному высокотемпературному и вибрационному воздействию.The invention solves the problem of creating a method for filling cavities of various sections and curvatures with a complex relief of wall surfaces with a heat-insulating material with a highly heat-resistant heat-insulating material, forming a continuous layer, resistant to prolonged high-temperature and vibration effects.
Технический результат достигается в способе заполнения теплоизолирующим материалом полости в изделии, образованной поверхностями составляющих изделие элементов, заключающемся в том, что размещают сырьевую базу для получения теплоизолирующего материала, которая содержит наполнитель из минерального волокна и связующее, и осуществляют термообработку при температуре, не превышающей температуру плавления наполнителя, причем в качестве сырьевой смеси используют суспензию наполнителя в связующем в виде водного геля при следующем соотношении компонентов, мас.%: минеральное волокно в виде фрагментов холста, или ваты, или мата - 2,31-6,82, вода или водный раствор этиленгликоля с концентрацией не более 50 мас.% - 92,93-97,42, гуаровая смола - 0,125-0,136, боратный отвердитель гуаровой смолы - 0,48, стабилизатор геля - 0,067, размещение сырьевой смеси в полости осуществляют под давлением до достижения степени уплотнения наполнителя не более 8 по отношению к плотности исходного холста, или мата, или ваты, а термообработку осуществляют при температуре не менее температуры разложения гуаровой смолы.The technical result is achieved in a method of filling a cavity with a heat insulating material in a product formed by the surfaces of the constituent elements of the product, which consists in placing a raw material base for producing a heat insulating material that contains a mineral fiber filler and a binder, and heat treatment is carried out at a temperature not exceeding the melting temperature filler, and as a raw material mixture, a suspension of the filler in the binder in the form of an aqueous gel is used in the following components, wt.%: mineral fiber in the form of fragments of canvas, or cotton, or mat - 2,31-6,82, water or an aqueous solution of ethylene glycol with a concentration of not more than 50 wt.% - 92,93-97,42, guar gum - 0.125-0.136, boar hardener of guar gum - 0.48, gel stabilizer - 0.067, the placement of the raw material mixture in the cavity is carried out under pressure until the degree of compaction of the filler is not more than 8 relative to the density of the original canvas, or mat, or cotton wool, and heat treatment is carried out at a temperature not less than the decomposition temperature of the guar gum.
В способе термообработку могут осуществлять при эксплуатационном режиме изделия, что исключает необходимость использования печей.In the method, heat treatment can be carried out during the operational mode of the product, which eliminates the need for the use of furnaces.
В способе могут обеспечивать сообщение полости с атмосферой, например, через сетку, которая может быть выполнена из органического волокна, что обеспечивает ее разложение при тепловом воздействии, и которую устанавливают перед заполнением полости и размер ячеек которой не более 0,1 мм, что позволяет удерживать частицы наполнителя.In the method, the cavity can communicate with the atmosphere, for example, through a grid that can be made of organic fiber, which ensures its decomposition by thermal action, and which is installed before filling the cavity and whose cell size is not more than 0.1 mm, which allows holding filler particles.
При реализации способа сетку могут размещать с образованием компенсационного участка, что обеспечивает возможность механических и тепловых деформаций элементов изделия.When implementing the method, the grid can be placed with the formation of the compensation section, which provides the possibility of mechanical and thermal deformation of the product elements.
Под полостью следует понимать все заполняемое композиционным материалом пространство.A cavity should be understood as all space filled with composite material.
Так, в зависимости от конкретных требований, под полостью можно понимать пространство, включающее зазоры между элементами изделия, поверхности которых образуют полость или пространство, в которое зазоры не входят.So, depending on specific requirements, a cavity can be understood as a space that includes gaps between the elements of the product, the surfaces of which form a cavity or a space into which the gaps do not enter.
В случае, если конструкция изделия не предусматривает сообщение полости с атмосферой через зазоры или другие неплотности, для этой цели выполняют технологические отверстия в элементах, поверхности которых образуют полость. Отверстие или отверстия могут быть выполнены в одном или нескольких элементах, их расположение и размеры определяются конкретной конструкцией изделия.If the design of the product does not provide for the communication of the cavity with the atmosphere through gaps or other leaks, for this purpose technological holes are made in the elements, the surfaces of which form a cavity. The hole or holes can be made in one or more elements, their location and dimensions are determined by the specific design of the product.
Известен композиционный материал для формования теплоизолирующих элементов, содержащий смесь наполнителя и связующего в виде суспензии дискретных углеродных волокон в дисперсионной термопластичной жидкости (в глицерине или полигликоле). Такой материал непригоден для нагнетания его в полость из-за химической неустойчивости при высокой температуре и механической неустойчивости при высокочастотной вибрации (патент RU №2093494, кл. С04В 35/52, 20.10.97).Known composite material for forming heat-insulating elements, containing a mixture of filler and a binder in the form of a suspension of discrete carbon fibers in a dispersive thermoplastic liquid (glycerol or polyglycol). Such a material is unsuitable for pumping it into the cavity due to chemical instability at high temperature and mechanical instability during high-frequency vibration (RU patent No. 2093494, class C04B 35/52, 10.20.97).
Известна сырьевая смесь для получения теплоизолирующего материала для заполнения полости в изделии, образованной поверхностями составляющих изделие элементов, содержащая наполнитель из минерального волокна и связующее (патент RU №2189956, кл. С04В 38/08, 27.09.2002). Такой материал непригоден для заполнения полостей со стенками сложной конфигурации из-за неосуществимости режимов сушки, а также хрупкости, исключающей вибрационную устойчивость сформованного теплоизолирующего слоя.A known raw material mixture for producing a heat insulating material for filling a cavity in an article formed by the surfaces of the constituent elements of the product, containing a filler of mineral fiber and a binder (patent RU No. 2189956, CL 04B 38/08, 09/27/2002). Such a material is unsuitable for filling cavities with walls of complex configuration due to the impracticability of the drying regimes, as well as fragility, excluding vibration stability of the formed heat-insulating layer.
Изобретение решает задачу создания высокотеплостойкого теплоизолирующего композиционного материала для заполнения полостей различного сечения и кривизны со сложным рельефом поверхностей стенок с образованием непрерывного слоя, устойчивого к длительному высокотемпературному и вибрационному воздействию.The invention solves the problem of creating a highly heat-resistant heat-insulating composite material for filling cavities of various sections and curvatures with a complex relief of the surface of the walls with the formation of a continuous layer resistant to prolonged high-temperature and vibration effects.
Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для получения теплоизолирующего материала для заполнения в изделии полости, образованной поверхностями составляющих изделие элементов, содержит наполнитель из минерального волокна и связующее, причем сырьевая смесь представляет собой суспензию наполнителя в связующем в виде водного геля при следующем соотношении компонентов: в композиционном материале для заполнения полости изделия, содержащем смесь наполнителя и связующего в виде суспензии теплоизолирующего наполнителя в связующем, в качестве которого использован водный гель при следующем соотношении компонентов, мас.%: минеральное волокно в виде фрагментов холста, или ваты, или мата - 2,31-6,82, вода или водный раствор этиленгликоля с концентрацией не более 50 мас.% - 92,93-97,42, гуаровая смола - 0,125-0,136, боратный отвердитель гуаровой смолы - 0,48, стабилизатор геля - 0,067.The technical result is achieved by the fact that the raw material mixture for obtaining a heat-insulating material for filling in the product of the cavity formed by the surfaces of the constituent elements of the product contains a mineral fiber filler and a binder, and the raw material mixture is a filler suspension in a binder in the form of an aqueous gel in the following ratio of components: in a composite material for filling the cavity of the product containing a mixture of filler and a binder in the form of a suspension of heat-insulating filler in a binder, which is used as an aqueous gel in the following ratio of components, wt.%: mineral fiber in the form of fragments of canvas, or cotton, or mat - 2,31-6,82, water or an aqueous solution of ethylene glycol with a concentration of not more than 50 wt. % - 92.93-97.42, guar gum - 0.125-0.136, borate hardener of guar gum - 0.48, gel stabilizer - 0.067.
Сырьевая смесь может дополнительно содержать ингибитор коррозии в количестве 0,2-0,4 мас.% сверх 100 мас.% суспензии.The feed mixture may further comprise a corrosion inhibitor in an amount of 0.2-0.4 wt.% In excess of 100 wt.% Of the suspension.
Связующее может дополнительно содержать сшиватель макромолекул полисахарида, что повышает устойчивость геля и суспензии.The binder may additionally contain a crosslinker of polysaccharide macromolecules, which increases the stability of the gel and suspension.
Связующее может дополнительно содержать поверхностно-активное вещество, что улучшает скольжение суспензии по поверхности стенки полости.The binder may additionally contain a surfactant, which improves the sliding of the suspension on the surface of the cavity wall.
Связующе может дополнительно содержать ингибитор коррозии, что позволяет исключить коррозию стенок полости при длительном нахождении в ней суспензии.The binder may additionally contain a corrosion inhibitor, which eliminates the corrosion of the walls of the cavity during prolonged stay in the suspension.
В качестве теплоизолирующего наполнителя может быть использована дезинтегрированная на фрагменты вата, и/или холст, и/или мат из базальтовых, и/или глиноземных, и/или мулитокремнеземных волокон, что обеспечивает эффективную теплоизоляцию в условиях высоких температур и вибраций.As a heat-insulating filler, cotton wool and / or canvas and / or mat made of basalt, and / or alumina, and / or mulitosilica fibers disintegrated into fragments can be used, which provides effective thermal insulation at high temperatures and vibrations.
Сущность изобретения поясняется примерами осуществления способа и составами композиционного материала.The invention is illustrated by examples of the method and compositions of the composite material.
Рассмотрен способ заполнения композиционным материалом полости в статоре газотурбинного двигателя. В статоре выполняют отверстие под рожок нагнетающего устройства и заполняют полость композиционным материалом в виде суспензии теплоизолирующего волокнистого наполнителя в органическом водосодержащем связующем, в качестве которого использован водный гель. Органическое водосодержащее связующее является дисперсионной средой.A method for filling composite cavities in a stator of a gas turbine engine is considered. In the stator, a hole is made under the horn of the injection device and the cavity is filled with composite material in the form of a suspension of a heat-insulating fibrous filler in an organic water-containing binder, which is used as an aqueous gel. Organic water-containing binder is a dispersion medium.
Суспензию нагнетают в полость, при этом частичный отжим дисперсионной среды происходит через неплотности (зазоры) между элементами изделия. В начальный период работы двигателя при нагревании через образующую полость поверхность статора заполнившего полость материала остаточная дисперсионная среда испаряется и происходит разложение органического водосодержащего связующего для раскрепления частиц наполнителя. Пары и газовые продукты разложения перетекают в горячий газовый поток. Использование в качестве дисперсионной среды воды исключает воспламенение паров.The suspension is pumped into the cavity, while the partial extraction of the dispersion medium occurs through leaks (gaps) between the elements of the product. In the initial period of engine operation, when heating through the cavity forming the stator surface of the material filling the cavity, the residual dispersion medium evaporates and the organic water-containing binder decomposes to free the filler particles. Vapors and gas decomposition products flow into the hot gas stream. The use of water as a dispersion medium eliminates the ignition of vapors.
Для исключения образования большого количества газообразных продуктов разложения органической составляющей последнюю берут в минимально допустимом количестве.To exclude the formation of a large number of gaseous decomposition products of the organic component, the latter is taken in the minimum allowable amount.
Для исключения выбрасывания суспензии из полости при нагнетании через зазоры последние перекрывают сеткой с ячейками не более 0,1 мм.To exclude the ejection of the suspension from the cavity during injection through the gaps, the latter are covered with a mesh with cells of no more than 0.1 mm.
Сетка не должна разрушаться из-за перемещения элементов изделия при проведении монтажных работ, не должна препятствовать перемещению их за счет расширения при тепловом воздействии, надежно удерживаться над зазором при давлении до 5 кг/см2. Для этого ее выполняют временной, разлагающейся при температурном воздействии в начальный период работы изделия, изготавливают из органического, например капронового, волокна и прикрепляют ее, например, приклеивают на смежные элементы изделия с перехлестом на 15-20 мм в обе стороны от зазора и образованием петли над зазором.The grid should not be destroyed due to the movement of product elements during installation, should not impede their movement due to expansion during thermal exposure, and should be reliably held above the gap at a pressure of up to 5 kg / cm 2 . To do this, it is performed temporarily, decomposing when exposed to temperature during the initial period of operation of the product, made of organic, such as kapron, fiber and attached, for example, glued to adjacent elements of the product with an overlap of 15-20 mm on both sides of the gap and the formation of a loop over the gap.
Петля обеспечивает перемещение элементов, большой перехлест - прижимание сетки к поверхности при давлении на нее нагнетаемого материала.The loop provides movement of elements, a large overlap - pressing the mesh to the surface when pressure is applied to the injected material.
Нагнетание суспензии в полость могут производить плунжерным шприцем или перистальтическим насосом в зависимости от объема заполняемой полости.The injection of the suspension into the cavity can be done with a plunger syringe or peristaltic pump, depending on the volume of the cavity being filled.
Необходимая плотность теплоизолирующего слоя обеспечивается давлением нагнетания суспензии при отжиме дисперсионной среды через сетку.The required density of the insulating layer is provided by the pressure of the suspension during the extraction of the dispersion medium through the grid.
Заданные температурные и вибрационные воздействия на теплоизолирующий слой в полости ограничивают номенклатуру пригодных теплоизоляторов волокнистыми материалами из супертонких базальтовых, мулитокремнеземных и глиноземных волокон, характеризующихся упругостью (допустимая деформация волокна - 40%).The specified temperature and vibrational effects on the heat-insulating layer in the cavity limit the range of suitable heat insulators with fibrous materials from superthin basalt, mulite-silica and alumina fibers, characterized by elasticity (permissible fiber deformation - 40%).
Дисперсионная среда (связующее) должна обеспечить устойчивость суспензии во время хранения и нагнетания и обладать смазывающей способностью для обеспечения скольжения частиц взвешенного материала по сложной поверхности стенки полости и относительно друг друга.The dispersion medium (binder) must ensure the stability of the suspension during storage and injection and have lubricity to ensure the suspension of particles of suspended material on a complex surface of the cavity wall and relative to each other.
Из всех возможных дисперсионных сред предпочтение необходимо отдать водному гелю, представляющему собой низковязкую жидкость, обладающую смазывающей способностью, и хорошо удерживающему наполнители. В состав геля входят:Of all the possible dispersion media, preference should be given to an aqueous gel, which is a low-viscosity liquid with lubricity and good retention of fillers. The composition of the gel includes:
пресная вода;fresh water;
гелеобразователь - полисахарид типа гуаровой смолы;gelling agent - polysaccharide type guar gum;
поверхностно-активное вещество;surface-active substance;
боратный сшиватель гуаровой смолы типа буры;borax borax stapler such as borax;
этиленгликоль для понижения температуры замерзания геля;ethylene glycol to lower the freezing point of the gel;
ингибитор коррозии, повышающий щелочность геля и образующий защитную пленку на поверхности металла.corrosion inhibitor that increases the alkalinity of the gel and forms a protective film on the metal surface.
Конкретное соотношение дисперсионной среды и теплоизолятора устанавливают исходя из геометрии полости, ее конструктивных особенностей, температурного и вибрационного воздействия на стенки полости.The specific ratio of the dispersion medium and the heat insulator is established based on the geometry of the cavity, its design features, temperature and vibration effects on the walls of the cavity.
Совмещение компонентов осуществляют рамной мешалкой с регулируемой скоростью вращения при нормальной температуре.The combination of components is carried out by a frame mixer with an adjustable rotation speed at normal temperature.
Волокнистый материал в виде ваты, холста и мата дезинтегрируют на фрагменты, которые частично распускаются в дисперсной среде при перемешивании.The fibrous material in the form of cotton wool, canvas and mat is disintegrated into fragments that partially dissolve in a dispersed medium with stirring.
Отработка предложенного способа нагнетания и оценка пригодности суспензий к заполнению полостей осуществлена на модели полости между наружным корпусом и проставками, представленной на фиг.1.The development of the proposed method of injection and assessment of the suitability of the suspension to fill the cavities is carried out on the model of the cavity between the outer casing and the spacers shown in figure 1.
Модель представляет собой разборную коробку 1 из органического стекла с внутренними размерами 300×50×15 мм. На дне коробки расположены поперечные ребра 2 высотой 10 мм. Зазор между крышкой 3 и ребром 2 составляет 5 мм. Стенки коробки 1 соединены винтами, обеспечивающими возможность регулирования зазоров между стенками коробки 1 и дном. В крышке 3 просверлено отверстие диаметром 14 мм, через которое осуществляли нагнетание суспензии в модель шприцем 4, снабженным поршнем 5. На поршень 5 осуществляли давление воздухом от компрессора. Шприц 4 носиком вставляли в отверстие в крышке 3 модели, на поршень 5 задавали давление, суспензию 6 выдавливали в полость модели, заполняя весь ее объем. Перемещение суспензии в модели и уплотнение диспергированного теплоизолятора осуществляли за счет отжима дисперсионной среды через неплотности между стенками модели и дном. В результате в модели сформировали непрерывный увлажненный теплоизоляционный слой без пузырей, заполнивший весь объем модели.The model is a collapsible box 1 made of organic glass with an internal size of 300 × 50 × 15 mm. At the bottom of the box are transverse ribs 2 with a height of 10 mm. The gap between the cover 3 and the rib 2 is 5 mm. The walls of the box 1 are connected by screws, providing the ability to adjust the gaps between the walls of the box 1 and the bottom. A hole with a diameter of 14 mm was drilled in the cap 3, through which the suspension was injected into the model with a syringe 4 equipped with a piston 5. Pressure was applied to the piston 5 by air from the compressor. A syringe 4 was inserted with a nose into the hole in the cap 3 of the model, pressure was set on the piston 5, suspension 6 was squeezed into the cavity of the model, filling its entire volume. The suspension was moved in the model and the dispersed heat insulator was compacted by pressing the dispersion medium through the leaks between the walls of the model and the bottom. As a result, a continuous moistened insulating layer without bubbles was formed in the model, filling the entire volume of the model.
Установлено, что суспензия прорывается через зазор 0,2 мм между стенками и дном модели. Этим обусловлен размер ячейки в сетке на уровне 0,1 мм.It was found that the suspension breaks through a 0.2 mm gap between the walls and the bottom of the model. This determines the cell size in the grid at the level of 0.1 mm.
Установка позволяет регулировать степень уплотнения диспергированного теплоизолирующего материала давлением воздуха, подаваемого на поршень, и обеспечивать заданную плотность.The installation allows you to adjust the degree of compaction of the dispersed heat insulating material by the pressure of the air supplied to the piston, and provide a given density.
Процесс сушки увлажненного теплоизолирующего слоя и разложения полисахарида, связывающего волокна, осуществлен на модели полости, представленной на фиг.2.The drying process of the moistened insulating layer and the decomposition of the fiber-binding polysaccharide is carried out on the cavity model shown in FIG. 2.
Модель представляет собой стальной стакан 7 с внутренним диаметром 50 мм, высотой 28 мм, снабженный стальной крышкой 8, надевающейся на стакан с зазором 0,2 мм. Высота стакана 7 моделирует толщину слоя материала в реальной полости, зазор - возможный минимальный зазор между элементами изделия. Со стороны дна модель обдували горячим воздухом с заданной температурой - моделирование реального температурного воздействия на слой через стенку полости. Пары дисперсионной среды удалялись через зазор между стаканом и крышкой.The model is a
Установлено, что во всем диапазоне температуры воздуха до 700°С в модели не создается давление паров, приводящее к "отстреливанию" крышки. Прогрев слоя происходит не мгновенно, но послойно. В реальных условиях при существенно больших зазорах в полости не может создаться давление, способное привести к разрушению конструкции полости. В результате сушки и прокаливания получается плотный, упругий волокнистый материал 9, находящийся в стакане 7 в поджатом состоянии, отличающийся от исходного, использованного для изготовления суспензии, большей плотностью.It has been established that in the entire range of air temperature up to 700 ° C, the vapor pressure is not created in the model, which leads to the “shooting off” of the cover. The heating of the layer does not occur instantly, but in layers. In real conditions, with substantially large gaps in the cavity, pressure cannot be created that can lead to the destruction of the cavity structure. As a result of drying and calcination, a dense, elastic
Через зазор между крышкой и корпусом стакана, равный 0,2 мм, не происходит выдавливание материала.Through the gap between the lid and the body of the glass, equal to 0.2 mm, there is no extrusion of material.
Полученные результаты подтверждены работой с реальным статором и его испытаниями. В полостях образуется непрерывный, плотный, упругий волокнистый слой, перекрывающий зазоры и находящийся в поджатом состоянии. Слой предотвращает перетекание газов, что повышает кпд изделия.The results obtained are confirmed by working with a real stator and its tests. A continuous, dense, elastic fibrous layer is formed in the cavities, overlapping the gaps and being in a compressed state. The layer prevents the flow of gases, which increases the efficiency of the product.
При осуществлении способа использовали следующие композиционные материалы.In the implementation of the method used the following composite materials.
1. Водно-гелевая суспензия кусочков волокнистого материала (холсты - базальтовый, кремнеземный, глиноземный, каолиновый, мулитокремнеземный). Температура замерзания суспензии минус 1°С.1. A water-gel suspension of pieces of fibrous material (canvases - basalt, silica, alumina, kaolin, mulite-silica). The freezing temperature of the suspension is minus 1 ° C.
Состав суспензии, мас.%:The composition of the suspension, wt.%:
Суспензия - комковатая мягкая пластичная масса, не вызывает коррозию металлов, заполняет модель при низких давлениях с отжимом геля и образованием сплошного уплотненного волокнистого материала. Степень уплотнения регулируется давлением воздуха и при давлении 5 кг/см2 достигает значения 5 по сравнению с плотностью исходного холста. Время сушки и прокаливания слоя в модели при заданной температуре 650°С занимает 20 минут. Полученный в модели слой после сушки - перепутанные уплотненные волокна с заданной плотностью.The suspension is a lumpy soft plastic mass, does not cause metal corrosion, fills the model at low pressures with a gel squeeze and the formation of a continuous compacted fibrous material. The degree of compaction is regulated by air pressure and at a pressure of 5 kg / cm 2 reaches a value of 5 compared with the density of the original canvas. The drying and calcining time of the layer in the model at a given temperature of 650 ° C takes 20 minutes. The layer obtained in the model after drying is entangled compacted fibers with a given density.
Суспензией на основе холста базальтового успешно заполнены кольцевые полости в натурных изделиях.The suspension on the basis of basalt canvas successfully filled the annular cavity in full-scale products.
Суспензии на основе водных гелей применимы для заполнения полостей в роторах, не подлежащих длительному хранению до испытаний при отрицательных температурах.Suspensions based on aqueous gels are applicable for filling cavities in rotors not subject to long-term storage until testing at low temperatures.
2. Суспензия кусочков волокнистого материала в геле водного раствора этиленгликоля (холсты - базальтовый, кремнеземный, глиноземный, каолиновый, мулитокремнеземный). Температура замерзания суспензии минус 35°С.2. Suspension of pieces of fibrous material in a gel of an aqueous solution of ethylene glycol (canvases - basalt, silica, alumina, kaolin, mulite-silica). The freezing temperature of the suspension is minus 35 ° C.
Состав суспензии, мас.%:The composition of the suspension, wt.%:
Соотношение воды и этиленгликоля устанавливают в зависимости от возможной отрицательной температуры хранения заполненного изделия по температуре замерзания водного раствора этиленгликоля, при этом содержание этиленгликоля в геле может составлять до 50 мас.%.The ratio of water to ethylene glycol is set depending on the possible negative storage temperature of the filled product by the freezing temperature of an aqueous solution of ethylene glycol, while the content of ethylene glycol in the gel can be up to 50 wt.%.
Суспензия не вызывает коррозию металлов, представляет собой мягкую комковатую пасту, заполняет модель при небольшом давлении с отжимом геля через неплотности с образованием непрерывного уплотненного волокнистого слоя, степень уплотнения регулируется давлением воздуха и достигает пятикратного значения по отношению к плотности исходного холста.The suspension does not cause corrosion of metals, it is a soft, lumpy paste, fills the model at low pressure with the gel pressed through the leaks with the formation of a continuous compacted fibrous layer, the degree of compaction is regulated by air pressure and reaches five times the density of the original canvas.
Время испарения воды и этиленгликоля и разложения полисахарида при температуре 650°С занимает 20 минут. Полученный после сушки в модели материал - чистые перепутанные волокна с заданной плотностью.The evaporation of water and ethylene glycol and the decomposition of the polysaccharide at a temperature of 650 ° C takes 20 minutes. The material obtained after drying in the model is pure entangled fibers with a given density.
Эффективность использования изобретения подтверждена результатами натурных испытаний изделий.The effectiveness of the use of the invention is confirmed by the results of field testing of products.
Разработанные составы суспензий могут быть использованы в изделиях другого назначения, когда возможна сушка слоев за счет тепла работающего агрегата или при возможности нагрева его до 200°С и выдержке в течение 2 часов.The developed suspension compositions can be used in products for other purposes when it is possible to dry the layers due to the heat of the working unit or if it can be heated to 200 ° C and held for 2 hours.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005131748/03A RU2304507C2 (en) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | Method of filling space with heat insulating material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005131748/03A RU2304507C2 (en) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | Method of filling space with heat insulating material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005131748A RU2005131748A (en) | 2007-04-20 |
| RU2304507C2 true RU2304507C2 (en) | 2007-08-20 |
Family
ID=38036683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005131748/03A RU2304507C2 (en) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | Method of filling space with heat insulating material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2304507C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2754668C2 (en) * | 2016-12-21 | 2021-09-06 | Сикэ Текнолоджи Аг | Additive production of molded bodies from cured materials |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117165268B (en) * | 2023-11-01 | 2024-04-02 | 乌镇实验室 | High-latent-heat hydrogel phase-change temperature control heat protection material, and preparation method and application thereof |
-
2005
- 2005-10-13 RU RU2005131748/03A patent/RU2304507C2/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2754668C2 (en) * | 2016-12-21 | 2021-09-06 | Сикэ Текнолоджи Аг | Additive production of molded bodies from cured materials |
| US11511478B2 (en) | 2016-12-21 | 2022-11-29 | Sika Technology Ag | Additive manufacturing of shaped bodies from curable materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005131748A (en) | 2007-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4011651A (en) | Fibre masses | |
| US3749023A (en) | Inyl acetal instantaneously completely combustible cartridge case member of polyv | |
| FR2570293A1 (en) | STRONG EXPANDABLE HEAT-RESISTANT SHEET MATERIAL FOR SUPPORTING CATALYST SUPPORT AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME | |
| JPS5958077A (en) | Soft gasket for manufacture of high effenciency gasket and manufacture | |
| US8048528B2 (en) | Cellular coal products | |
| CN102292386B (en) | Composite sheet and manufacturing method therefor | |
| EP3146574A1 (en) | Passive insulation materials | |
| RU2304507C2 (en) | Method of filling space with heat insulating material | |
| KR20040106280A (en) | Blended pitch/coal based carbon foams | |
| CN109850870A (en) | A kind of high-strength carbon aeroge and its preparation method and application | |
| CN113896564A (en) | Spherical material, porous ceramic material, atomizing core and preparation method thereof | |
| CN112920449A (en) | Normal-pressure drying preparation method of low-density high-strength phenolic resin aerogel with extremely low shrinkage rate | |
| KR102135136B1 (en) | The light weight block using the waste flame retardant styrofoam material recycled aggregate | |
| CN102795623A (en) | Method for producing artificial graphite heat exchange element | |
| EP3162547B1 (en) | Improved laminate resin transfer molding of fibrous preforms using particle filled resin systems | |
| CN108669642A (en) | A kind of isolation self-overflow type carbon baking-type low temperature cigarette and preparation method thereof | |
| CN108164741B (en) | Silicon-based heat-insulating material reinforced by aramid honeycomb and preparation method thereof | |
| KR101119967B1 (en) | Manufacturing method of high compaction of bentonite powder | |
| CN101260821A (en) | Inorganic combined seal spacer | |
| Bock-Seefeld et al. | Fabrication of Carbon‐Bonded Alumina Filters by Additive‐Manufactured, Water‐Soluble Polyvinyl Alcohol Filter Templates and Alginate‐Based Slips | |
| Lucio-Martin et al. | Effect of geometry in concrete spalling risk subjected to high temperatures for thermal inertia studies | |
| Hassan et al. | Thermal and mechanical properties of novel composites of methyl silicone polymer and partially ceramized rice bran | |
| JP2954685B2 (en) | Expandable fibrous molding | |
| Zahed et al. | A novel method for fabrication of alumina foams with ellipsoidal aligned oriented pores | |
| CN105221747A (en) | A kind of mechanical seal asbestos packing and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170116 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190419 |