带有控制的横向空隙的高性能衬里结构制造技术

一种具有衬里结构的容器，其包含具有５５到９７重量％的硬硅钙石微晶和３到４５重量％的雪硅钙石微晶的结晶相，低于１５重量％的具有式ＣａｘＳｉｙＯｚ·ｗＨ２Ｏ的中间体，其中１＜ｘ＜１６，１＜ｙ＜２４，４＜ｚ＜６０和１＜ｗ＜１８，包括低于５重量％的ＣａＣＯ３和低于５重量％的ＳｉＯ２，所述衬里结构是均匀的，所述容器在金属外壳的内表面和衬里结构的外表面之间具有不连续的或连续的侧隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有控制的横向空隙的高性能衬里结构本专利技术涉及具有新型填料结构的容器，并涉及它们的制造方法，其特征在于，水热 合成之后，冷却步骤通过喷雾15到25°C的水到至少容器的部分周围来完成，以便于在容器 的金属外壳的内表面和填料物质外表面之间排列不连续的或连续的侧隙。已知如何在各种医用和制造应用场合来使用含有溶于溶剂的气体的加压容器，特 别是结合氧气瓶来进行焊接、铜焊和加热操作，所述气体诸如乙炔，所述溶剂诸如丙酮。这些容器通常用固体填料来进行填充，其设计来稳定它们包含的在压力效应和温 度变化下热力学不稳定、并因此在它们的储存、输送和/或分配中容易分解的气体。这些材料必须具有足够孔隙率来促进容器中的气体的吸附和解除。它们也必须是 不燃烧的，对这些气体呈现惰性，并具有良好的机械强度。这些材料通常由多孔硅石石灰陶 瓷物质组成，例如，其得自生石灰和石灰乳和硅石(特别是石英粉的形式)的均勻混合物， 如文献W0-A-93/16011, W0-A-98/29682, EP-A-262031，从而形成一种糊状物，接着将其进行 水热合成得到。更确切地说，在部分真空下，将糊状物加入到要被填充的容器，接着将其进 行在压力和温度下进行高压处理，然后在炉中烧制来完全除去水，并形成固体整体单块物 质，其组成为CaxSiyOz ^H2O,其为雪硅钙石和硬硅钙石类型的晶体结构，具有任选存在的石 英残余。各种添加剂能够被加入到这些现有技术的混合物中，来改进石灰和硅石的分散，由 此防止结构不均勻性的形成以及在多孔物质硬化过程中出现收缩。获得的填料材料必须实 际上具有均勻的孔隙，而没有气泡能够积累从而招致爆炸的危险的空隙。文献EP-A-264550进一步表明，含有至少50重量％，或者至少65重量％，或甚至 至少75重量％ (相比于硅酸钙重量)的结晶相的多孔物质足以符合在水热合成和烧制温 度的压缩强度和抗收缩的双重要求。尽管已知的多孔物质在机械强度方面一般是令人满意的，目前在多孔物质中俘获 气体的取出(withdrawal)性能是不够的和/或完全无规则的。这不规则的方面与控制/ 对方法的理解的缺乏有关，特别是对于通过工作参数控制水热合成步骤。事实上，取决于操作条件(操作温度，工作流速，存在于气瓶的气体量，等等)，它 们不是总允许它们所含有的气体在高流速下在全部特定应用场合(特别是具有最大气体 回复率的焊接操作，其对应于可使用气体量对最初储存气体量的比率)所需要的时间内连 续取出。事实上，有利地，能够提供2001/h的流速，其持续15分钟，最高速率为4001/h，其 持续4分钟，在测试开始时气体含量等于或大于50% (定义为此时存在的气体量相对于容 器中最初充填的气体量的比率)，容器具有直径/长度比为0. 2和0. 7之间，优选0. 35和 0. 5之间，最小水容量为1升，优选为3和10升之间。特别地，这一不足是因为，与气体从溶剂中的提取有关的热损失，其可证明对气体 取出而言是高度有害的。这一热损失并不与硅石石灰材料的固有的导热率主要相关(供参 考，空隙率为87-92%)，而是与构成多孔物质的针状体的大小(尺寸)有关。事实上，针状 体越小，它们之间的接触点数量越多。这损害了传热，导致了或长或短时间的气瓶不可 用时间。该效应一定与孔隙分布有关系。对于乙炔瓶而言，例如，能量消耗是大约600焦 耳每从溶剂中提取的乙炔。在实践中，这导致了在取出过程中气瓶的相当大的冷却，导致乙炔在溶剂中增溶作用更强，由此导致压力下降，影响取出速率。当气瓶出口压力下降，低于 大气压力后，流速最终会降低。由此，在乙炔气瓶中，以及在其卸料期间，局部地在(a)温度，(b)压力和(C)充入 (charge)方面，观察到宽的不均勻性，其被定义为每克溶剂溶解的乙炔量。这不均勻性当前 乙炔气瓶的主要缺点，对于其最优使用而言是不利的。在实践中，以及从一般观点出发，对于现有技术的气瓶，可观察如下不利因素-气瓶在长时间取出中冷却更多。相比于气瓶的起始温度，即环境温度，相对温度 差异可达到40°C。这导致液态乙炔出现的危险。-对于更低的操作温度，流速降低更快，溶剂/乙炔溶液的压力本身变得更低。由 此在冬季或寒冷气候中长时间内气瓶输出(deliver)的能力特别受限制。-如果相比于气瓶容量，其调节的工作速率很高，流速降低更快。-压力和温度性能主要在肩部附近降低，也就是说，在气瓶中乙炔从溶剂迁移的位置最-在取出中，气体的底部和顶部之间观察到高达4巴的压差。这压差在大截面上产 生，生成随着时间能够损害填料材料的机械应力。-底部冷却更缓慢(滞后最多3_4h)。这些机制被显示在附图说明图1和2中，对于气瓶〃 A，其具有5. 8升的容积，适于容纳 800升乙炔，但是仅填充38%，并在20°C下使用，使用相互结合的硅石石灰填充剂，其D50位 0. 36 μ m,并且流速被控制在400升/h。图1中的流动曲线表明，在使用6. 5分钟后，或者在 仅仅放出最初存在的15%气体之后，流速降低。压力Wi是调节器进口的压力，压力1 是膨 胀后的压力，例如在火炬之前。在调节器之前气瓶出口处测量的压力Wi的变化(图3)，表 明其驱动了乙炔的取出对于回路内部的压降数值，当Wi等于1 ，乙炔流速下降。在气瓶 壁上的温度监测器表明，在气瓶顶部的温度首先于底部的温度而降低。另外，在测试中，已 经证实压力下降伴随着气瓶温度的下降。此外，在容器内，温度和压力的变化是不均勻的，其能够导致机械应力的出现，容 易随着时间损坏多孔物质。因此，在取出上的困难的基础上，还增加了机械强度、容易具有安全影响(safety repercussions)的问题。因此，提出的一个问题是，提供具有满意取出性能和机械性能的填料结构的容器， 其足以符合安全要求，并提供制备所述容器的方法。本专利技术的一个解决方案是一种填料结构，其包含具有55到97重量％的硬硅钙石 微晶和3到45重量％的雪硅钙石微晶的结晶相，其特征在于它包含低于15重量％的具有 式 CiixSiyOz · WH2O 的中间体，其中 1 < χ < 16，1 < y < 24，4 < ζ < 60 和 1 < w < 18，其 包括低于5重量％的CaCO3和低于5重量％的SiO2,并且其特征在于所述填料结构是均勻 的。在本专利技术范围内，“均勻指的是在填料结构的各点上局部获取的各种样品(例 如在顶部中心、底部中心、物体核心、在沿着金属壁的中心等等)得到一致的分析结果(X射 线衍射、孔隙率、孔隙大小分布)，也就是说，从一个区域到另一区域测量的各定量数据不相 差超过10%。4这一致性是很重要的，因为在乙炔瓶的情况下，其定义了溶剂-乙炔溶液的 均勻性，并进而定义了贯穿容器的包含了填料结构的体积的局部充入率的一致性。如果微 观结构在质量上不均勻，在充入率高于气瓶的标称充入率的局部区域产生了过剩压力。例 如，模拟已经表明，在35°C，气瓶压力将从22. 3巴变换到M巴，假设对于1/3物质体积，充 入率比标称充入率高30 %。硬硅钙石是具有式Ca6Si6O17 (OH)2的硅酸钙，其重复单元由三个四面体造成。雪硅 钙石是具有式Ca5Si6(0, 0H) 18 · 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有填料结构的容器，所述填料结构包含具有５５到９７重量％的硬硅钙石微晶和３到４５重量％的雪硅钙石微晶的结晶相，低于１５重量％的具有式Ｃａ↓［ｘ］Ｓｉ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］·ｗＨ↓［２］Ｏ的中间体，其中１＜ｘ＜１６，１＜ｙ＜２４，４＜ｚ＜６０和１＜ｗ＜１８，其包括低于５重量％的ＣａＣＯ↓［３］和低于５重量％的ＳｉＯ↓［２］，所述填料结构是均匀的，所述容器在金属外壳的内表面和衬里结构的外表面之间具有不连续的或连续的侧隙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR08547442008年7月11日1.一种具有填料结构的容器，所述填料结构包含具有阳到97重量％的硬硅钙石微晶 和3到45重量％的雪硅钙石微晶的结晶相，低于15重量％的具有式QixSiyOz-WH2O的中间 体，其中1 < χ < 16，1 < y < 24，4 < ζ < 60和1 < w < 18，其包括低于5重量％的CaCO3 和低于5重量％的SiO2,所述填料结构是均勻的，所述容器在金属外壳的内表面和衬里结构 的外表面之间具有不连续的或连续的侧隙。2.权利要求1的容器，其特征在于连续或不连续的侧隙的宽度在0.OOlmm和0. Imm之 间，优选在0. 001和0. 05mm之间。3.权利要求1或2的容器的制造方法，其特征在于包括如下步骤a)使用生石灰和硅石的混合物的填料物质的水热合成的步骤，b)将得自步骤a)的填料物质加入具有金属外壳的容器的步骤，c)将得自步骤b)的填料物质进行冷却的步骤，其通过将液体或气体，其温度在15和 25°C之间，在30秒钟和10分钟之间内，喷到容器的至少部分周围，来在金属外壳的内表面 和填料物质的外表面之间排列不连续的或连续的侧隙，d)将步骤c)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·戴嘉罗，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：FR