本发明专利技术涉及封接组件，其包括：(a)陶瓷管(1)；(b)由耐热合金制成的第一环形件(2)，所述第一环形件包括：用于接纳陶瓷管的柱形开孔(21)；指向柱形开孔的内侧并且能够支承所述陶瓷管、定位在所述环形件的下端处的第一肩(22)；在所述环形件的上端处在所述陶瓷管和由耐热合金制成的第一环形件之间形成环形空间的第二肩(23)；(c)由可通过热处理变形地封接的材料制成的第二环形件(3)，所述第二环形件定位在由用耐热合金制成的所述环形件的第二肩形成的环形空间内；以及(d)由金属合金制成的第三环形件(4)，所述第三环形件定位在所述第一环形件(2)的上边缘上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及封接组件，其包括：(a)陶瓷管(1)；(b)由耐热合金制成的第一环形件(2)，所述第一环形件包括：用于接纳陶瓷管的柱形开孔(21)；指向柱形开孔的内侧并且能够支承所述陶瓷管、定位在所述环形件的下端处的第一肩(22)；在所述环形件的上端处在所述陶瓷管和由耐热合金制成的第一环形件之间形成环形空间的第二肩(23)；(c)由可通过热处理变形地封接的材料制成的第二环形件(3)，所述第二环形件定位在由用耐热合金制成的所述环形件的第二肩形成的环形空间内；以及(d)由金属合金制成的第三环形件(4)，所述第三环形件定位在所述第一环形件(2)的上边缘上。【专利说明】
本专利技术涉及陶瓷-金属封接领域，且更具体地涉及陶瓷和金属或金属合金之间的 封接（封接件，密封件），该封接用以确保在一侧为氧化气氛且另一侧为还原气氛或者一侧 为中性气氛且另一侧为真空一两侧气氛之间的压差为〇到30巴一的条件下气密性的最可 能长的存在时间。气氛中可以包含蒸汽并且组件必须在20°C到KKKTC的温度范围内工作。 这些约束条件使得必须使用相对于彼此为化学惰性的且具有适合的物理特性的材料。 本专利技术的目标应用是用于产生或分离气体的陶瓷膜反应器，特别是用于产生合成 气体的CMR (催化膜反应器）。
技术介绍
已经研究了两种主要的方案。 第一方案包括压缩可变形的材料，该可变形的材料一侧压靠在金属上，另一侧压 靠在陶瓷上。封接受到压缩力的作用，该压缩力能够确保接合面处的良好接触和气密性 (文献US 6547286和EP1067320)。很重要的一点是限制施加在陶瓷管上的应力以避免损 坏陶瓷管。在大多数情况下，流体相是为完善封接的气密性所必需的，特别是在零部件的表 面抛光很不规则的情况下。已研究出包含多层堆叠的云母和玻璃的陶瓷-金属封接：Chou， Y-S.，Stevenson，J.W.等，"用于固体氧化物燃料电池的压缩式云母基封接的热循环和降 角军机制（Thermal cycling and degradation mechanisms of compressive mica-based seals for solid oxide fuel cells)"，能源期刊（J. of Power Sources)，2002 年卷 112页376-383。然而，云母（6. 9Xl(r6/°C )和所选合金（Inconel (铬镍铁合金）600 = 19X KT6/°C，SS430 = 12. 5X KT6/°C )之间的热膨胀系数差很大，这导致在KKTC到800°C 的温度之间相对快速的热循环期间泄漏迅速增大，尽管玻璃提供了良好的防漏性能。在没 有玻璃的情况下，必须高度压缩可变形材料以获得良好的防漏性能。 另一个方案是围绕陶瓷管缠绕纤维且确保纤维和金属支承件之间的压紧。还可增 加流体相以完善封接的气密性。这种连接类型要求具有支承件和管的热膨胀系数之间的完 美匹配，因为采用所提出的设计这两个部件之间存在紧密接触并且金属的变形非常小。重 复的热循环或热冲击（快速温度变化）或化学冲击（气氛中的氧气含量的快速变化）可能 导致管的破裂。此外，该构思使得必须生产具有圆锥形的开口端的管，该圆锥形的开口端要 求这些管通过冲压制成。已经研制出可与直管一起使用的其他金属支承件设计，但是它们 会施加径向压力到陶瓷上以确保防漏并且此处封接部件的热膨胀系数也必须完美地匹配 (US 6454274, US 6139810)。 在陶瓷膜的案例中，同样有必要考虑与取决于气氛的陶瓷中的氧空位浓度变化相 联系的所谓的化学膨胀。这些尺寸变化对于陶瓷膜反应器的运行而言是最重要的。 因此，所面临的一个问题是为管状陶瓷膜提供更好的陶瓷-金属封接组件。
技术实现思路
本专利技术的一个方案是一种封接组件，其包括： (a)陶瓷管 1 (b)由耐热合金制成的第一环形件2,该第一环形件包括： -能够接纳该陶瓷管的柱形开孔21 ; -第一肩22,所述第一肩位于所述环形件的下端处、朝向所述柱形开孔的内侧定 向并且能够支承所述陶瓷管； -第二肩23,所述第二肩在所述环形件的上端处在所述陶瓷管和由耐热合金制成 的所述第一环形件之间形成环形空间； (c)由可通过热处理变形的封接材料制成的第二环形件3,所述第二环形件位于 由耐热合金环形件的第二肩形成的环形空间内；以及 (d)定位在所述第一环形件2的上边缘上的由金属合金制成的第三环形件4。 【具体实施方式】 在图1中示出根据本专利技术的封接组件的一个示例。 根据本专利技术的封接组件能够： -通过确保封接材料在膜的圆周上的分布均匀性来降低报废率，这防止了在封接 材料的下部区域内的泄漏风险； -在封接形成期间以及在膜的使用期间限制横跨膜而形成的机械应力； -通过在封接材料和周围空气之间形成壁垒以避免封接材料直接暴露在腐蚀气体 中来改善封接性能。 根据情况，本专利技术的组件可具有一个或多个以下特征： -所述组件具有小于0. 2mm的、在陶瓷管和第一环形件2的第二肩23处的下部之 间的第一间隙； -所述组件具有小于0. Imm的、在陶瓷管1和第二环形件3之间的第二间隙； -第二环形件3的封接材料选自玻璃和玻璃-陶瓷； -第一环形件2和第三环形件4的合金选自具有高于500°C的使用温度且大 于12X KT6IT1的从环境温度到8〇o°C的热膨胀系数的合金，例如，合金Haynes⑧230、 HR120、690、601、800HT等。优选地，第一环形件2和第三环形件4由相同的合金制成； -第二环形件3包括能够支承第三环形件4的肩31 ; -所述组件具有小于0. 2_的、在陶瓷管1和第二环形件3之间的第二间隙； -第三环形件4的一部分42位于由用耐热合金制成的第一环形件2的第二肩23 形成的环形空间内。 由耐热合金制成的第一环形件能够在一侧通过陶瓷膜且在另一侧通过反应器来 确保防漏。第一环形件包括两个区域，第一区域是作为本专利技术的主题的陶瓷-金属结合区 且第二区域为采用反应器通过已知的压缩封接技术或平面/平面接触类型来确保防漏的 金属-金属结合区。 在陶瓷/金属接合处，即，在带有陶瓷管的接合处，该环形件具有两个功能（图 2)： -引导并支承陶瓷管以便使该陶瓷管尽可能地垂直，将以导向区域24作为参照； 以及 -形成组成第一环形件的耐热合金和封接材料之间的防漏且稳定的接合面，将以 封接区域25作为参照。 在图2所示绘图中示出两个肩，第一肩上放置有陶瓷膜，第二肩用作用于封接材 料的支承。该环形件的直径和高度适于该陶瓷膜的尺寸。为了限制成本，可以选择固定第 一环形件的侧面而不考虑陶瓷膜轻微的尺寸变化。 由封接材料制成的第二环形件在高温热处理期间变形，以迫使其占用所述膜和用 于连接到反应器的环形件之间的整个体积。术语"热处理"应理解为，例如，如下数量级温 度的应用： -对于由Macor?玻璃-陶瓷制成的封接材料而言为1150°C ; -对于由碱石灰玻璃制成的封接材料而言为850°C，或者 -对于由填充有质量含量为20%的陶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种封接组件，包括：(a)陶瓷管(1)；(b)由耐热合金制成的第一环形件(2)，所述第一环形件包括：‑能够接纳所述陶瓷管的柱形开孔(21)；‑第一肩(22)，所述第一肩定位在所述环形件的下端处、朝向所述柱形开孔的内侧定向并且能够支承所述陶瓷管；‑第二肩(23)，所述第二肩在所述环形件的上端处在所述陶瓷管和由耐热合金制成的所述第一环形件之间形成环形空间；(c)由可通过热处理变形的封接材料制成的第二环形件(3)，所述第二环形件定位在由耐热合金环形件的所述第二肩形成的所述环形空间内；以及(d)由金属合金制成的第三环形件(4)，所述第三环形件定位在所述第一环形件(2)的上边缘上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·勒巴尼，N·里歇，
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：法国;FR
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