Methodformakingaprotectiveelementforitemsandcasingobtainedbysaid...的製作方法

2023-09-13 16:06:45

專利名稱：Method for making a protective element for items and casing obtained by said ...的製作方法
用於實現對物體保護的方法以及通過對其的實施獲得的殼
體本發明涉及實現保護物體對抗嚴酷的環境條件的方法，以及根據所述方法製造的 殼體，特別是用於分析交通工具事故原因的數據記錄黑盒子，或長時間保留珍貴物體的盒 子。本發明涉及隔熱領域，其由基於天然或合成石膏，通常被稱為石膏的材料實現。化學式為CaS042H20的該材料通常被用於建築物中。其性質之一為通過其參與的 吸熱反應而具有實現隔熱的本領。實際上，其含有約20%晶體形式的水，以及多達8%的殘 餘的游離水。在加熱時，在Ibar的壓強、100°C至120°C之間，石膏發生至少454kJ/kg的第 一吸熱反應(蒸發1. 5個水分子，殘餘的游離水以不定的比例被加入到其中)，以及在Ibar 的壓強、200°C至220°C之間，發生168kJ/kg的第二吸熱反應(蒸發0. 5個水分子)。這樣，將這種材料用於隔熱是因為當其吸熱反應時大量吸熱，最大的能量(第一 的)發生在相對低的溫度(100-120度)。此外，其既不釋放有毒的氣體也不釋放有毒的蒸 汽，而只釋放出水。因此石膏特別適用於物體的隔熱。公知的第一種用於隔熱的方法包括在兩壁之間，且特別在兩個互連的容積之間， 填充入一種或多種隔熱材料。因此，在文件FR 2423618中描述了一種包括石膏襯板的防火的櫃。該襯板處於外 包層(habillage)和內包層之間，並被設置為一旦發生火災，在由內包層限定的腔內不會 產生不可接受的溫度。然而，該方案的缺點是需要內外兩個壁來保持基於石膏的隔熱。此外，該方法不能 保護物體免受例如擠壓這樣的機械碰撞，也不能保護物體抵抗外部的浸泡。此外，另一種公知的用於隔熱的方法包括用基於石膏的材料罩住要被保護的物 體。這類方法被用於建築領域用來保護鋼梁。然而，該方法需要使用一種特定的石膏從而萬一發生火災時有良好的機械強度， 並且因此防止其裂開或者從保護支架上脫落。此外，該方法既不提供對抗擠壓的機械保護， 也不提供浸入流體中的不滲透性。因此，尋求下述的一種隔熱結構是有用的，即用於有效地控制熱流並保護物體，制 造方法簡單易行，價格低廉，並且符合嚴格的耐火標準，還可以提供對擠壓的保護以及浸入 流體中的不滲透性。本發明旨在滿足上述目標中的至少一個，其通過用堅固的套包住罩以石膏的被保 護物體而實現。更具體地，本發明的主旨為保護至少一個物體的方法，包括將一個或多個物體嵌 入隔熱塊而不封入空氣，所述隔熱塊基於石膏晶體(完整分子式為CaS042H20)且具有高耐 熱性，隔熱塊被澆灌在高機械抗擠壓性的結構中。該結構並非是完全密封的，在被置於高溫 時可讓氣體特別是水蒸汽排出。因此對所述物體的防止浸泡的保護是通過對一個或多個物 體的密封的封裝而預先實現的。
有利地，根據本發明的方法符合耐火和耐受達到1100度左右高溫的標準。有利地，所述隔熱保護的方法包括根據需要的隔熱體的厚度和要保護的物體可以 承受的最高溫度，通過對α類型的水合硫酸鈣晶體的量和β類型的水合硫酸鈣晶體的量 進行分配而調整該隔熱體的組成。半水硫酸鈣為各種不同石膏的基礎，特別是具有不同的機械和熱特性的α類型 和β類型的石膏。α類型的石膏密度大且具有高機械強度，與之相反，β類型的石膏比α 類型的輕但是比它脆弱。α類型的石膏的高密度允許以晶體狀態存儲更多的水，這樣對於 相同的容積或厚度而言可提供更好的隔熱保護。根據其特定的特徵，具有高耐熱性的隔熱體主要基於α類型的硫酸鈣晶體形成， 且混入一些粘合劑和/或添加劑，以及惰性礦物添料。後幾種成分可以方便混合併改變石 膏固化(prise duplatre)用時間。混合比，S卩加水的比例，是根據石膏的性質和其輔助劑來調整的，以便完全水合石 膏而使多餘的水為最少。低粒度有利於水合作用。因此，一旦石膏為幹的，就具有低孔隙度， 並且對於給定的容積，晶體形式的水量最大。根據一個特定實施例，所述方法包括在作為具有高機械強度的結構的外殼中填 充具有高耐熱性的隔熱漿，在外殼中放置要保護的物體，所述物體預先從口(3)放入外殼， 然後在漿凝固時，封閉所述外殼的充填口。可選地，臨時的模子作為結構，該臨時的模子在漿凝固為具有高耐熱性的隔熱塊 後被移除，由至少兩部分組成的所述外殼被設置來代替模子以貼合所述隔熱塊的形狀。有利地，所述物體被置於具有高耐熱性的隔熱體的中心，從而對物體的隔熱保護 為各向同性的。本發明還涉及根據所述方法製造的殼體。這樣的殼體包括基於石膏晶體的具有 高耐熱性的隔熱塊，其可以主要由α類型的水合硫酸鈣晶體組成；以及具有高機械抗擠壓 的外殼，其貼合隔熱塊的外部形狀；以及基於矽的液密袋，其將要保護的物體封裝在內，所 述袋以基本各向同性的方式置於具有高耐熱性的隔熱體的內部。所述液密袋防止物體浸入 液體特別是水。根據特定的實施例-所述殼體符合具有記錄的數據的黑盒子的尺寸，其中被保護的物體可為存儲器 和其裝在電子卡上的接口部件。特別是信號轉換器；-所述外殼的材料選自基於金屬的材料、金屬合金、Kevlar以及碳纖維；-所述外殼包括至少一個排放水蒸汽的開口，特別是至少一條縫，水分子在具有高 耐熱性的隔熱體經受高溫時從該隔熱體中以晶體狀態釋放出；-外部的外殼和所述袋被設置有至少一個封閉的管道以供電線通過，從而允許向 包含在密封袋中的電子卡的存儲器供電並對其訪問；-所述殼體符合長時間保存要保護的珍貴物體的盒子的尺寸，可以保護物體免於 機械力、火及高溫。本發明的其它特徵和優點將通過參照附圖閱讀下述一個具體的實施例而變得清 楚，實施例為鐵路記錄黑盒子，其符合IEEE 1482. 1標準的耐熱性，機械強度及對浸泡的要 求，附圖分別表示


圖1為根據本發明的製造方法的實施例，其包括預先封裝要保護的電子卡；圖2為通過根據本發明的方法獲得的黑盒子中具有高耐熱性的隔熱體和被保護 的電子卡的熱變化的曲線圖；以及圖3為根據本方法實現的形成黑盒子的盒。圖1闡明實現本發明的方法的例子，用於從外部金屬外殼1開始製造黑盒子，該外 殼起到機械保護作用。該殼設置有口 3，通過口 3放入密封的袋4，在袋4中封裝有要被隔 熱保護的電子卡6。所述電子卡的電線7從所述口 3接出。有利地，諸如鉗5的定位裝置將袋4保持在模子的中心，以便隔熱體在袋周圍的厚 度為均勻的，這樣隔熱保護即為各向同性的。基於硫酸鈣的隔熱體2被以漿狀物的形態澆灌入袋4和外殼1之間直至填滿，以 便填滿外殼1中原先被空氣佔據的空隙並且罩住袋4使其被淹沒在漿狀物中而不會封入空 氣。優選地，該鑄模的步驟分兩段進行。在第一階段，外殼被填至保持裝置5的高度。在第 二階段，當隔熱體已經凝固，就將保持裝置5移除，然後外殼由漿狀的隔熱體2完成。一旦隔熱體2在外殼1內凝固，就通過添加固定在外殼1上的板或包括在外殼的 厚度內的金屬補充部分而填上所述的口，所述板或補充部分被切割成只允許電線7的通 過。之前描述的方法的一個變型包括在進行鑄模操作時，使用臨時模子取代金屬外殼
1。一旦隔熱體凝固，就將模子移除，加上由例如兩個半殼形成的金屬外殼。圖2示出在上述方法中使用的，基於半水硫酸鈣晶體的具有高耐熱性的隔熱體的 熱變化曲線E(t)。為使所述黑盒子更加緊湊，所採用的隔熱體主要由α類型的半水硫酸鈣 晶體組成的石膏製備而成。圖2還示出被這樣保護的電子卡的溫度曲線I (t)。這樣實現的 黑盒子符合根據IEEE 1482. 1標準的耐熱測試。溫度變化曲線E(t)給出黑盒子所處的周圍環境的溫度。曲線I(t)給出在位於所 述黑盒中心的電子卡處測得的溫度。後者示出將電子卡保持在合理的溫度，即使周圍溫度 E (t)已經達到650度，該溫度也沒有超過180度左右的溫度，這就允許在FLASH類型存儲器 中記錄的數據得以保存。根據圖3，根據前述方法實現的黑盒子類型的殼體11，被置於火車的火車頭中安 全位置。其裝有外部金屬殼1，澆灌在外殼1和矽製成的袋4之間的具有高耐熱性的隔熱層
2。袋4將存儲有數據的存儲器8封裝在與信號轉換器9相關的電子卡6上，信號轉換器9 通過電線7與置於外殼外的數據記錄儀相連。黑盒子11在外部的套1的兩側都開有口 10，當承受高溫時，該口允許排放出來自 隔熱體2的水蒸汽；並且該口保持殼體11內部可以接受的壓力。這樣，要保護的物體8、9 和6的溫度不會通過這種現象而升高。此外，通過用螺釘13將金屬板12固定而添加在外殼1上從而關閉開口 3。金屬板 12通過例如以標定尺寸鑽孔得到一個或多個封閉的管道製備而成，以使得只允許所述板和 外殼1之間的電線7通過，而不會妨礙對存儲器8和對信號轉換器9的隔熱及機械保護。在此例中，基於鋼的外部的套1具有5毫米左右的足夠厚度，以構成機械保護。所 述黑盒子11的外部尺寸為17x8x11cm3。在另一例中，所述厚度可以根據所應用的機械強度 的標準而變化。
形成袋4的基於矽的材料可以在黑盒子11浸沒到水中時或是在吸熱反應階段隔 熱體2蒸發水時，有利地確保袋中的內容物的密封。另外，在袋4上設置有多個封閉開口 (未示出)以便電線7通過。基於上述，具有高耐熱性的隔熱體2允許部件8、9和6被保護，並且特別地允許存 儲器8不會超過溫度150度。此外，所述黑盒子11可以承受外界超過750度的溫度，例如 約900度到1000度，或通過增大其尺寸而承受1100度的溫度。可選地，保護殼體形成用於長時間保存的外殼，其允許保存躲避火、機械應力和嚴 酷的溫度，以及為用戶保存珍貴物體的完整性。所述保存用殼體的尺寸有利地在5x5x5cm3 和100x50x50cm3之間。這樣，根據本發明的外殼的體積和重量為用戶的運輸或存放提供了 極大地便利。所述長時間保護殼體可以有利地包括設置在外殼上的開啟/閉合裝置，例如 通過鉸鏈和安全栓，以便容易地接觸到物體以及可選地對其進行替換。本發明並不限於上面所描述並示出的實施例。事實上，外部的外殼1和具有高耐 熱性的隔熱體2的形狀在上文被以平行六面體的形狀示出，它們也可為圓筒形或旋轉的 (revolution)。此外，所述方法可以這樣實現在具有高耐熱性的隔熱塊上形成腔，引入包含有要 隔熱保護物體的具有高耐熱性的隔熱漿狀物，用漿狀物填滿腔，並讓其乾燥至漿狀物凝固 以使漿狀物和塊的結合均勻。有利地，所述腔被設計為使得要保護的物體在塊的中心。外部的外殼1可由其它具有高機械強度的材料構成，諸如Kevlar或碳。具有高耐 熱性的隔熱體2的厚度可比上述的5毫米大體上大一些，從而針對更嚴格的耐火標準，如有 關飛行器的標準，保護物件對抗甚至更高的溫度。此外，保護殼體並不限於黑盒子或保存用的外殼，而同樣也可以被用作所有類型 殼體的隔熱保護，諸如運輸財產、食品或藥物的殼體，甚至是運輸軍需品的殼體。
權利要求
保護至少一個物體的方法，其特徵在於，所述方法包括將一個或多個物體(6，8，9)嵌入基於石膏晶體的具有高耐熱性的隔熱塊(2)中而不封入空氣，所述隔熱塊(2)被澆灌在具有高機械耐擠壓性的結構(1)中；以及通過密封封裝要保護的所述一個或多個物體，而預先形成對所述物體防浸泡的保護。
2.根據權利要求1所述的保護方法，其特徵在於，所述結構(1)在置於高溫中時能夠排 放氣體。
3.根據上述任一權利要求所述的保護方法，其特徵在於，所述保護方法包括根據要 求的隔熱體(2)的厚度和要保護的所述物體(6，8，9)可以承受的最高溫度，通過分配α類 型的水合硫酸鈣晶體的量和β類型的水合硫酸鈣晶體的量，調整所述隔熱體(2)的組成。
4.根據前一權利要求所述的保護方法，其特徵在於，具有高耐熱性的所述隔熱體(2) 主要由α類型的水合硫酸鈣晶體組成。
5.根據上述任一權利要求所述的保護方法，其特徵在於，具有高耐熱性的所述隔熱體 (2)還包括粘合劑和/或添加劑。
6.根據上述任一權利要求所述的保護方法，其特徵在於，具有高耐熱性的所述隔熱體 (2)還包括惰性礦物添料。
7.根據上述任一權利要求所述的保護方法，其特徵在於，所述保護方法包括在作為 具有高機械強度的結構的外殼(1)中填充具有高耐熱性的隔熱漿(2)，在所述外殼中放置 要保護的所述物體(6，8，9)，所述物體被預先封裝在密封的袋(4)中並從口(3)引入所述外 殼中，然後在漿凝固時封閉所述外殼的充填口。
8.根據權利要求1-6中任一項所述的保護方法，其特徵在於，所述保護方法包括在以 作為所述結構的臨時的模子中填充具有高耐熱性的隔熱漿(2)，在所述模子中放置要保護 的、被預先封裝在密封的袋(4)中的所述物體(6，8，9)，然後在漿凝固為具有高耐熱性的隔 熱塊後移除所述臨時的模子，以至少兩部分組成的外殼(1)代替所述模子來貼合所述的隔 熱塊的形狀。
9.根據上述任一權利要求所述的保護方法，其中要被保護的所述物體被基本置於具有 高耐熱性的所述隔熱體的中心，從而對所述物體的隔熱保護為各向同性的。
10.保護殼體，通過根據上述任一權利要求所述的方法獲得，其特徵在於，所述保護殼 體包括基於石膏晶體的具有高耐熱性的隔熱塊(2)，所述隔熱塊(2)主要由α類型的水 合硫酸鈣晶體組成；外殼(1)，具有對抗擠壓的高機械強度，並貼合所述隔熱塊(2)的外部 形狀；以及基於矽的密封的袋(4)，其封裝有要保護的物體，所述袋以基本各向同性的方式 設置在具有高耐熱性的所述隔熱塊內部。
11.根據前一權利要求的保護殼體，其中所述外殼的材料選自基於金屬的材料、Kevlar 和碳纖維。
12.根據權利要求10和11中的任一項所述的保護殼體，其中所述外殼包括排放蒸汽的 開口(10)。
13.根據權利要求10-12中的任一項所述的保護殼體，其特徵在於，所述保護殼體符合 數據記錄黑盒子(11)的尺寸。
14.根據前一權利要求所述的形成黑盒子的殼體，其特徵在於，要保護的所述物體(6， 8,9)為安裝在電子卡上的存儲器(8)和信號轉換器(9)。
15.根據前一權利要求所述的形成黑盒子的殼體，其特徵在於，所述外部的外殼(1)和 所述袋(4)設置有至少一個用於通過電線(7)的密封管道。
16.根據權利要求10-12中的任一項所述的保護殼體，其特徵在於，所述保護殼體符合 用於長時間保存要保護的珍貴物體的盒子的尺寸。
全文摘要
文檔編號B65B55/20GK101953239SQ20098010551
公開日2011年1月19日 申請日期2009年1月8日 優先權日2008年1月8日
發明者Martin Arnaud, Chatelain Frederic 申請人:Faiveley Transp Tours