热膨胀系数不同的两个元件之间的密封件制造技术

本发明专利技术涉及一种插入热膨胀系数不同的两个元件(4′，6)之间的密封件(10)，所述密封件包含：沿与径向方向(20)正交的轴向堆叠方向(8)隔开的第一和第二金属接触部分(16a，16b)；所述部分(16a，16b)之间的紧密连接构件(14)，其能够在所述部分之间沿径向方向进行相对移动；以及第一和第二滑动部件(24a，24b)，其分别沿径向方向与所述部分(16a，16b)进行平移连合，并且经过堆叠以使得能够沿径向方向相对于彼此滑动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及一种用以插入热膨胀系数不同的任意两个元件之间的密封件。更具体但不排他地来说，本专利技术适用于电化电池系统领域，优选高温电解槽(或HTE)型系统，和/或燃料电池型系统，优选高温操作型燃料电池型系统，例如固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells，S0FC)。
技术介绍
已知的是，可使用高温蒸汽电解槽来产生氢。为此，高温电解槽包含多个堆叠式电化电池，每块电池设有多孔阳极和多孔阴极，以及设置在阳极与阴极之间的电解质。此外，每块电化电池具有分别连接到阳极和阴极并且各自紧密接触电解质的相关联的阳极互连 器和阴极互连器。在供应蒸汽的电解槽的多孔阴极上，发生水分子离解。通过施加合适的电压，离子迁移穿过通常由陶瓷制成的固体电解质，以便与电极重新结合。为了防止氢与氧重新结合，因此设想可以对电解质与阴极互连器之间的连接，以及电解质与阳极互连器之间的连接进行密封，同时能够阻止气体泄漏到电解槽外，并且阻止气体混合物的形成。在这一方面，应注意的是，假如燃料电池根据与电解槽相反的原理进行操作，那么高温操作型燃料电池的设计与上述设计大体相似。为了提供上述密闭性，需要遵守很多限制条件，尤其在施加弱力来夹紧密封件的环节，需要避免毁坏/折断易碎的陶瓷电解质。此外，在温度上升和下降期间必须保持密闭性，这存在相当大的难度，因为每个互连器与电解质之间会产生不同的膨胀现象。实际上，安装并夹紧密封件之后，在升高温度以使系统达到其工作温度期间，互连器易于在径向方向上相对电解质发生较大变形。在已知的一体式密封件型解决方案中，由于密封件与互连器之间的相对滑动，这种不同的膨胀导致密封件与互连器之间的密闭性受损。温度下降期间将发生相同现象。这类问题不仅出现在电化电池系统中，更一般来说，出现在包含热膨胀系数不同的两个元件的任意组件中，所述两个元件之间插入有密封件。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是至少部分地弥补与现有技术实施方案相关的上述缺陷。为此，本专利技术首先涉及一种用以插入分别由热膨胀系数不同的材料制成的第一与第二元件之间的密封件，所述密封件的特点在于其包含-沿与密封件径向方向正交的轴向堆叠方向隔开的第一和第二金属接触部分，所述第一和第二金属部分分别用以紧密接触所述第一和第二元件；-所述第一与第二金属接触部分之间的紧密连接构件，其能够在第一与第二金属接触部分之间沿径向方向进行相对移动；以及-沿所述轴向堆叠方向堆叠的第一和第二滑动部件，其分别沿所述径向方向与其间插入有滑动部件的所述第一和第二金属接触部分进行平移连合，以使得滑动部件能够沿所述径向方向相对于彼此滑动。所提出的这个设计的特点在于，可以在温度上升和下降期间保持密闭性。实际上，在安装且夹紧密封件之后的升高温度期间，两个元件中安置在密封件ー侧的ー个元件易于在径向方向上相对另ー个元件发生较大变形。然而，为了避免现有技术中遇到的问题，也就是避免在金属接触部分与其相关联的元件之间产生滑动，这个设计在密封件中心部分提供两个滑动部件，从而滑动会在这两个滑动部件之间产生。因此，尤其是由于所述合适的连接构件，第一和第二接触部分可分别追随第一和第二元件的变形而不在其上滑动，也就是通过保持紧密接触来达到所要效果。温度下降期间会发生相同现象。此外，应注意的是，第一与第二滑动部件之间的相对移动可优选在其界面平面的所有方向，优选与轴向堆叠方向正交的定向。这样ー来，不仅可以沿径向方向进行相对移动，也可以沿正交方向进行相对移动，也就是所谓的切线/圆周方向。 优选地，所述第一和第二滑动部件彼此相互接触，任选地，滑动部件配备有有利于滑动的涂层。为达同样的目的，可将插入部件沿轴向堆叠方向在第一与第二滑动部件之间插入。优选地，所述第一和第二金属接触部分各自具有沿轴向堆叠方向在密封件外部突出的至少ー个紧密接触构件，以及沿轴向堆叠方向朝向密封件内部突出的至少ー个平移连合构件，其套设在密封件的相关联的滑动部件中形成的互补孔内。优选地，所述第一和第二金属接触部分由铁、铬和铝合金制成，例如，FeCrAlIoy 品牌。优选地，所述第一滑动部件由合金制成，其包含所占比例至少为72 %的Ni元素，所占比例介于14%至17%之间的Cr元素，以及所占比例介于6%至10%之间的Fe元素，例如，属于Inconel 600的ー类合金。在所述元件由镍基超合金制成的情况下，也就是在电化电池互连器的一般情况下，这将有助于第一滑动部件的热膨胀系数与其将追随的元件近似或相同。优选地，所述第二滑动部件由钇稳定氧化锆或Macor 制成，也就是易于加工的玻璃陶瓷，其具有与氧化锆近似的膨胀系数11X10_6且具有以下组成Si02(46% )、MgO (17% ), Al2O3 (16% )> K2O (10% ), B2O3 (7% )及 F(4% )。在所述元件由陶瓷制成的情况下，也就是在电化电池电解质的一般情况下，这将有助于第二滑动部件的热膨胀系数与其将追随的元件近似或相同。优选地，所述紧密连接构件由铁、铬和铝合金制成，例如，同样为FeCrAlloy 品牌。优选地，所述连接构件由与第一和第二接触部分相同的材料制成。优选地，无论是否采用了优选实施方案，密封件优选是大体上环形形状。优选地，第一滑动部件的厚度与第一金属接触部分的厚度的比率介于2至5之间。同样，第二滑动部件的厚度与第二金属接触部分的厚度的比率介于2至5之间。本专利技术还涉及ー种包含至少ー个上述密封件的任意组件，所述密封件插入分别由热膨胀系数不同的材料制成的第一与第二元件之间，其中所述组件形成(例如)电化电池系统的部分。优选地，密封件的所述第一和第二滑动部件的热膨胀系数分别与第一和第二元件近似或相同。总的来说，这使得密封件能够更好地追随第一和第二元件的热变形，因为与其相关联的第一和第二滑动部件分别根据相似的幅度而变形。这样一来，在温度上升和下降期间，密闭性的保持可因此得到进一步加强。举例来说，在电化电池系统的一般情况下，第一和第二元件分别由金属和陶瓷制成，例如，高温电解槽和/或燃料电池。在这一方面，本专利技术还涉及一种包含至少一个上述密封件的电化电池系统。优选地，系统包含至少一个电化电池，其带有阳极、阴极、设置于阳极与阴极之间的电解质，以及与所述电化电池相关联的分别连接至阳极和阴极的阳极互连器和阴极互连器。所述系统还包含至少一个上述密封件，其定位于所述电解质与阳极互连器之间，和/或定位于所述电解质与阴极互连器之间。优选地，两个独立密封件分别提供于上述两个位置。如上所述，所述第一和第二滑动部件中的每一个的热膨胀系数优选与阳极和阴极互连器以及电解质之中的元件近似或相同，其中所述元件与所述第一和第二滑动部件相关 联。优选地，阳极和阴极互连器是金属，且电解质是陶瓷。如上所述，系统可能是高温电解槽或高温燃料电池，例如SOFC型电池。在以下的非限制性详细描述中将描述本专利技术的其它优点和特征。附图说明参阅附图进行描述，在附图中-图I示出高温电解槽的电化电池的剖面示意图，其经由根据本专利技术的两个密封件借助于互连器在任一侧哨合；-图2示出图I所示的两个密封件中的一个密封件的半剖详图，所述密封件呈本专利技术优选实施方案形式的非限制性设计；-图3a示出图2所示的密封件被夹紧之后的状态；以及-图3b示出图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.20 FR 09573441.一种密封件(10)，其用以插入分别由热膨胀系数不同的材料制成的第一与第二元件(4'，6)之间，所述密封件的特点在于其包含 -沿轴向堆叠方向(8)隔开的第一和第二金属接触部分(16a，16b)，所述第一和第二金属部分分别用以紧密接触所述第一和第二元件； -所述第一与第二金属接触部分(16a，16b)之间的紧密连接构件(14)，其可在所述第一与第二金属接触部分之间沿所述密封件的径向方向(20)进行相对移动；以及 -沿所述轴向堆叠方向(8)的第一和第二滑动部件(24a，24b)，其分别沿所述径向方向与其间插入有所述滑动部件的所述第一和第二金属接触部分(16a，16b)进行平移连合，以使得所述滑动部件能够沿所述径向方向(20)相对于彼此滑动。2.根据权利要求I所述的密封件，其特征在于所述第一和第二滑动部件(24a，24b)彼此相互接触。3.根据权利要求I或2所述的密封件，其特征在于所述第一和第二金属接触部分(16a，16b)各自具有沿所述轴向堆叠方向在所述密封件外部突出的至少一个紧密接触构件(18a，18b)，以及沿所述轴向堆叠方向朝向所述密封件内部突出的至少一个平移连合构件(22a，22b)，其套设在所述密封件的相关联滑动部件中形成的互补孔(26a，26b)内。4.根据上述权利要求中任一项所述的密封件，其特征在于所述第一和第二金属接触部分(16a，16b)由铁、铬和铝合金制成。5.根据上述权利要求中任一项所述的密封件，其特征在于所述第一滑动部件(24a)由合金制成，所述合金包含所占比例至少为72%的Ni元素，所占比例介于14%至17%之间的Cr元素，以及所占比例介于6 %至10 %之间的Fe元素。6.根据上述权利要求中任一项所述的密封件，其特征在于所述第二滑动部件(24b)由宇乙稳定氧化错制成。7.根据上述权利要求中任一项所述的密封件，其特征在于所述紧密连接构...

【专利技术属性】
技术研发人员：马嘉利·瑞提尔，贾奎斯·班森，莱欧内尔·布奎尔，珍弗朗索瓦·朱利亚，
申请(专利权)人：原子能与替代能源署，泰内帝集团法国公司，
类型：发明
国别省市：