设有具有中空纤维的热保护装置的复合结构制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种特别是用于液氢罐的设有具有中空纤维的热保护装置的复合结构。例如形成液氢罐的壁的一部分的复合结构(1)包括至少一个热保护装置(2)，该热保护装置(2)包括一根、且优选地多根中空纤维(3)，例如以产生热保护，例如热屏障或热交换器，这使得可以保护复合结构(1)，特别是在复合结构(1)的两个面之间的高温梯度的情况下，同时受益于复合材料的优势，特别是在质量方面。特别是在质量方面。特别是在质量方面。

【技术实现步骤摘要】
设有具有中空纤维的热保护装置的复合结构


[0001]本专利技术涉及一种特别是用于液氢罐的壁的设有具有中空纤维的热保护装置的复合结构，以及一种包括至少一个设有这种类型的复合结构的壁的液氢罐。

技术介绍

[0002]尽管不排他地，本专利技术更具体地应用于复合结构的生产，该复合结构被设计用于液氢罐，例如装备飞机、且特别是运输机的罐。
[0003]众所周知，氢气在环境压力和温度下是气态形式的。这种气态状态不适合在这种类型的应用中储存，因为由于氢气的密度低，它涉及提供非常大体积的罐或高压以便能够容纳大量氢气。解决该问题的解决方案包括通过将其保持在非常低的温度(
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253℃)下将以液体状态的氢气储存在密闭密封容器中，氢气是一种特别易挥发的成分。
[0004]在用于飞机的液氢罐的情况下，其中质量是重要因素，可以设想使用复合材料而不是金属用于罐壁。然而，在开发用于液氢罐的壁的由包括嵌入基质中的纤维的分层复合材料制成的结构的背景下，从
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253℃(20K)和在20℃(77K)、即在罐内部中和罐外部上的温度之间的温度梯度控制鉴于液氢蒸发和相关泄漏的风险出现了很大的问题。特别是，随着热梯度通过差别膨胀产生变形梯度，这种差别膨胀将有助于纤维和基质之间的内聚力的损失，以及分层复合材料的折叠之间的内聚力的损失。因此，除了由于基质膨胀之外，由于纤维和基质之间的膨胀系数差异，也可以引发开裂。更具体地说，微裂纹连接或重新连接纤维/基质界面，并会产生裂纹，其然后将传播。这种类型的开裂会在折叠之间的界面处发展成分层。
[0005]因此，在分层复合材料中的裂纹聚结后，可能会无法控制地产生氢气泄漏，这对复合结构的安全造成重大风险。
[0006]因此，需要有一种解决方案，它可以为结构提供热保护，该结构设计用于在其中结构的两个面之间产生高温梯度的应用中，同时受益于复合材料的优点，特别是在质量方面。

技术实现思路

[0007]本专利技术涉及一种特别是用于液氢罐的壁的复合结构，其可以满足这种需要。
[0008]为此，根据本专利技术，所述复合结构包括至少一个热保护装置，并且所述热保护装置包括一根或多根中空纤维。
[0009]因此，由于本专利技术，并且如下文更详细说明的，在复合结构中提供了热保护装置，其使得可以在复合结构的两个面之间的高温梯度的情况下保护复合结构。此外，由于这种热保护装置，特别是热交换器或热屏障，是基于中空纤维生产的，它允许结构受益于复合材料的优点，特别是在质量方面，以下面指定的方式。
[0010]设有热保护装置的所述复合结构具有下文指出的许多其他优点。
[0011]在本专利技术的背景内，热保护装置的中空纤维中的每根包括至少一个纵向内部通道，在纤维材料中是中空的。根据一个特定实施例，热保护装置的中空纤维中的至少一些包
括多个纵向内部通道。
[0012]热保护装置的中空纤维可以以不同的方式获得。优选地，中空纤维中的至少一些对应于以下类型的纤维中的一种：
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碳纤维；
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玻璃纤维；
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热塑性纤维(聚酰胺、聚丙烯等)；
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陶瓷纤维；
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植物纤维。
[0013]根据一个特定实施例，热保护装置的中空纤维中的至少一些是短纤维。
[0014]此外，有利地，热保护装置的中空纤维中的至少一些被结合在聚合物基质中。作为变型方案或作为补充，至少一些中空纤维不结合在基质中的布置也是可能的。
[0015]此外，根据一个特定实施例，复合结构包括至少一个层，该层设有如本专利技术中所考虑的中空纤维和常规实心纤维。
[0016]在本专利技术的范围内，热保护装置的中空纤维可以以不同的方式布置在复合结构中。根据第一实施例，复合结构包括多个叠加层，并且所述中空纤维中的至少一些布置在这些层中的至少一个中。
[0017]此外，根据第二实施例，作为所述第一实施例的补充或变型方案，复合结构包括多个叠加层，并且所述中空纤维中的至少一些布置在两个直接连续的叠加层之间。
[0018]此外，根据第三形式，作为所述第一和/或第二实施例的补充或变型方案，中空纤维中的至少一根布置在复合结构的外层上。
[0019]此外，根据一个具体实施例，热保护装置的中空纤维中的至少一根被以缠绕管的形式生产。
[0020]在本专利技术的范围内，中空纤维的一个或多个内部通道可以以不同的方式使用。根据第一实施例，中空纤维中的至少一些简单地填充有气体。可以使用不同类型的气体。特别地，根据第一形式，气体是空气，而根据第二形式，气体是中性气体。
[0021]此外，根据第二实施例，作为所述第一实施例的补充或变型方案，中空纤维中的至少一些具有穿过它们的热交换流体，并且热保护装置包括至少一个供应单元，其被配置为在所述中空纤维中循环热交换流体。
[0022]此外，根据第三实施例，作为所述第一和/或第二实施例的补充或变型方案，将中空纤维中的至少一些置于真空下，并且热保护装置包括至少一个真空
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产生单元，其被配置为在所述中空纤维中产生真空。
[0023]此外，根据一个特定实施例，热保护装置的中空纤维中的至少一些包括不透氢的外壳。
[0024]本专利技术还涉及一种特别是用于飞行器的液氢罐。
[0025]根据本专利技术，所述液氢罐包括至少一个壁部件，该壁部件设有复合结构(包括热保护装置)、诸如上述复合结构。
附图说明
[0026]附图将使得良好理解如何能够实施本专利技术。在这些图中，相同的参考符号表示相
似的元件。
[0027]图1是设有聚合物树脂的分层型复合结构的特定实施例的透视示意图。
[0028]图2是设有单个内部通道的中空纤维的局部透视图。
[0029]图3是设有多个内部通道的中空纤维的局部透视图。
[0030]图4是图1的复合结构的分解示意图。
[0031]图5是没有树脂的分层型复合结构的特定实施例的透视示意图。
[0032]图6是设有短中空纤维层的复合结构的特定实施例的透视局部示意图。
[0033]图7是设有一层单向中空纤维且设有用于循环热交换流体的单元的复合结构的特定实施例的透视局部示意图。
[0034]图8是设有多层单向中空纤维且设有用于循环热交换流体的单元的复合结构的特定实施例的透视局部示意图。
[0035]图9是设有单个缠绕管且设有用于循环热交换流体的单元的复合结构的特定实施例的透视局部示意图。
[0036]图10是设有多个缠绕管且设有用于循环热交换流体的单元的复合结构的特定实施例的透视局部示意图，每个缠绕管通入复合结构的不同层。
[0037]图11是设有一层单向中空纤维且设有真空发生单元的复合结构的特定实施例的透视局部示意图。
具体实施方式
[0038]在图1中的特定实施例中示意性地表示并且可以说明本专利技术的复合结构1是由复合材料制成的结构，其优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特别是用于液氢罐的壁的复合结构，其中所述复合结构包括至少一个对应于热交换器(8)或热屏障(6)的热保护装置(2)，并且其中所述热保护装置(2)包括一根或多根中空纤维(3)。2.根据权利要求1所述的复合结构，其中，所述热保护装置(2)的中空纤维(3)中的至少一些包括多个纵向内部通道(I1至I6)。3.根据权利要求1和2中的一项所述的复合结构，其中，所述热保护装置(2)的中空纤维(3)中的至少一些对应于以下类型的纤维中的一种：
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碳纤维；
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玻璃纤维；
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热塑性纤维；
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陶瓷纤维；
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植物纤维。4.根据前述权利要求中任一项所述的复合结构，其中，所述热保护装置(2)的中空纤维(3)中的至少一些是短纤维。5.根据前述权利要求中任一项所述的复合结构，其中，所述热保护装置(2)的中空纤维(3)中的至少一些被结合在聚合物基质(4)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的复合结构，其中，所述复合结构包括至少一个层(C4)，所述层(C4)设有所述热保护装置(2)的中空纤维(3)和实心纤维(5)。7.根据前述权利要求中任一项所述的复合结构，其中，所述复合结构包括多个叠加层，并且其中所述热保护装置(2)的所述中空纤维(3)中的至少一些布置在所述层中的至少一个中。8.根据前述权利要求中任一项所述的复合结构，其中，所述复合结...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：空中巴士公司，
类型：发明
国别省市：