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Molecule
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carbon
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GRAPHITE
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DES
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silicon
(3)
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silicon carbide
(2)
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SiC
(1)
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Generic
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carbide
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metal
(2)
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Gene Or Protein
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Etre
(6)
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Physical
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522646A1
Family ID 3221862
Probable Assignee Messerschmitt Boelkow Blohm
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title CORPS COMPOSITE CREUX EN FORME DE REVOLUTION, EN PARTICULIER
POUR TAMBOURS CENTRIFUGES DES INSTALLATIONS DE CENTRIFUGATION DES GAZ,
ET PROCEDE POUR SA FABRICATION
EN Title GRAPHITE HOLLOW BODY OF REVOLUTION - COMPRISING INNER CORE
AND WOUND FIBRE OUTER LAYER, IMPREGNATED WITH RESIN OR PITCH
CARBONISED AND GRAPHITISED
Abstract
_________________________________________________________________
CORPS COMPOSITE CREUX EN FORME DE REVOLUTION, EN PARTICULIER POUR
TAMBOURS CENTRIFUGES DES INSTALLATIONS DE CENTRIFUGATION DES GAZ, ET
PROCEDE POUR SA FABRICATION.
LA COUCHE INTERIEURE SE COMPOSE DE GRAPHITE PRESSE OU FRITTE ET EST
TRAVERSE PAR UN COMPOSE carbide ET LA COUCHE EXTERIEURE SE COMPOSE DE
COUCHES, ENROULEES SUR LA COUCHE INTERIEURE, DE carbon RENFORCE DE
FIBRES DE carbon ET QUI SONT CONSOLIDEES DE FACON CONNUE PAR
COKEFACTION SOUS PRESSION.
Composite hollow body of circular form consists of two
interpenetrating jointless layers of which the outer is formed in a
material reinforced with fibres, is described in which the inner layer
consists of pressed or sintered graphite and traversed by a carbide
cpd.; and the outer layer comprises multiple layers of fibre
reinforced carbon wound onto the inner layer, and consolidated in
known manner by coking under pressure. The body is for use as a
centrifuge drum in gas centrifuges. A centrifuge drum having a high
resistance to heat is obtd. which can be mfd. in constantly
reproducible manner by known techniques.
Description
_________________________________________________________________
"Corps composite creux en forme de revolution, en particulier pour
tambours centrifuges des installations de centrifugation des gaz,et
procede pour sa fahrication."
La presente invention se rapporte a un corps composite creux en forme
de revolution constitue par deux couches s'interpenetrant sans joint
et dont la couche exterieure est realisee en materiau renforce de
fibres, et vise en outre un procede pour la fabrication dudit corps
composite.
Par la demande de hrevet allemand 21 18 848, on connatt un corps
composite de ce type dans lequel la couche interieure se compose
d'alliages metalliques, tandis que la matrice pour le materiau
renforce de fibres de la couche exterieure se compose du meme metal
que celui utilise pour la couche interieure et dans lequel les deux
couches sont fabriquees par coulee centrifuge. Un tel corps composite
concu en particulier pour les tambours centrifuges des installations
de centrifugation des gaz convient certes pour les hautes tensions de
traction en raison de leur matrice metallique, mais non pour les
resistances a la chaleur aux temperatures depassant 10000C.Par
ailleurs, le procede de fabrication dans lequel le metal pour la
matrice et la couche interieure est coule liquide sur les couches de
fibres en fonte disposees dans un moule rotatir et est ensuite
centrifuge, est difficile a mattriser. La fabrication est egalement
extremement longue, attendu que la rotation rapide du moule doit etre
maintenue Jusqutau refroidissement complet, y compris celui de la
couche interieure. Ce procede ne convient donc pas a une fabrication
en serie et ce d'autant moins que la disposition definitive des
couches de fibres ne peut pas etre surveillee a l'interieur du moule.
La presente invention a par consequent pour objet de realiser un corps
composite du type precite qui presente une resistance extremement
elevee a la chaleur et qui puisse etre fabrique de facon constamment
reproductible avec des moyens techniques connus.
Avec un corps composite creux du type precite, ce resultat est atteint
selon l'invention par le fait que la couche interieure e compose de
graphite presse ou fritte et est traversee par un compose carbide et
que la couche exterieure se compose de couches, enroulees sur la
couche interieure, de carbon renforce de fibres de carbon et qui sont
consolidees de facon connue par cokefaction sous pression.
Selon une autre particularite avantageuse de l'invention, le compose
carbide peut etre constitue par un silicon carbide.
Le procede selon l'invention pour la fabrication du corps creux
precite est caracterise par les operations successives suivantes a)
fabrication d'un corps d'enroulement en graphite presse ou fritte; b)
application des couches d'enroulement en fibres de carbon ou de
graphite, c) impregnation des couches d'enroulement avec des resines
organiques ou des composes de brai suivie d'un durcissement et d'une
cokefaction sous pression; d) usinage au tour du corps d'enroulement
jusqu'a l'epaisseur de couche recherchee; e) impregnation au silicon
de l'ensemble du corps composite.
Selon une caracteristique avantageuse de l'invention, lors de
l'application des couches de fibres de carbon ou de graphite, une ou
plusieurs couches croisees et radiales sont appliquees
alternativement.
Grace a sa structure, le corps composite selon l'invention reunit unie
grande resistance a la traction et a la compression a une resistance
extremement grande a la chaleur.
La couche interieure d'un corps composite termine est etanche au
liquide et-au gaz et presente une resistance qui est un multiple de
celle du corps d'enroulement original en graphite.
Cette grande resistance subsiste jusqu'a une temperature d'environ
2000 C. la couche exterieure composee de couches appliquees
alternativement de fibres de carbon enroulees en croix ou radialement
peut, selon les caracteristiques de resistance exigees pour l'element
de construction a fabriquer, etre appliquee dans n'importe quelle
epaisseur voulue par une technique d'enroulement connue. Les couches
d'enroulement croisees servent en Dartin r greater than; tr+nemssion
des couples et al'ahsorption des efforts axiaux.Tes enroulements
radiaux absorbent plus particulierement les tensions de traction
tangentiellement au corps composite. Ta combinaison des enroulements
croises et radiaux garantit en plus de la grande resistance lors de
ltutilisation, la cohesion du corps composite lors de la cokefaction.
Les couches d'enroulement sont de facon connue impregnees de resines
organique s ou de composes de brai et son cokefiees sous pression dans
une chambre a des temperatures d'environ 1200 A 1600 C jusqu'a la
transformation de la matrice en carbon.
Du fait des caracteristiques de ses materiaux et de son procede de
fabrication, le corps composite selon l'invention peut etre usine en
elements de construction de differents types capables de supporter de
tres fortes sollicitations. Ces corps composites selon l'invention
trouvent actuel- lement leur application dans les reservoirs pour
liquide en fusion dont les gaz produisent une forte pression interne,
dans la fabrication des rotors de centrifugeuses auquel cas, par
separation mediane d'un corps composite transversalement a son axe
longitudinal, on realise deux rotors symetriques, et dans la
fabrication de chambres de combustion de fusee.
Ces trois exemples ne constituent qu'une selection parmi tous les
domaines d'application possibles, auquel cas l'element de construction
termine peut presenter n'importe quelle forme intermediaire entre la
forme cylindrique et spherique.
Exemple
Pour la fabrication de deux rotors identiques de centrifugeuse dont
chacun est faconne sous la forme d'une cuve profonde et comporte une
garniture centrale sur son rond, on fabrique un corps-d'enroulernent
de forme cylindrique correspondante avec coiffes de ptle en graphite
fritte et dont le diametre exterieur est de 10 mm environ plus grand
que le diametre interieur du rotor termine. Le corps d'enroulement
porte a ses extremites deux appendices cylindriques servant a sa
fixation lors de l'enroulement. Sur le corps d'enroulement on applique
de facon connue sur une machine d'enroulement les couches croisees et
radiales necessaires en fibres de carbon ou de graphite.Apres quoi on
impregne les couches de fibres d'un compose de brai et on introduit le
corps d'enroulement dans une chambre de pression dans laquelle a une
temperature d'environ 14000C on cokefie le compose de brai entre les
fibres et sur 195 couches de fibres superieures. Selon la di
mension.des rotors et de la chambre de pression, on peut traiter
simultanement plusieurs corps d'enroulement. Apres le refroidissement
du corps d'enroulement, on le decoupe au centre transversalement a son
axe longitudinal et ensuite on usine au tour et eventuellement on
meule chaque moitie sur un tour jusqu'a la cote finale. Apres cela, en
phase gazeuse ou liquide, on effectue une impregnation au silicon que
l'on execute a des temperatures elevees et pendant laquelle Si au
contact du carbon donne un compose SiC. On ameliore ainsi les
caracteristiques du corps composite en ce qui concerne sa resistance
mecanique et a l'oxydation.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Corps composite creux en forme de revolution constitue par deux
couches s'interpenetrant sans joint et dont la couche exterieure est
realisee en un materiau renforce de fibres, caracterise par le fait
que la couche interieure se compose de graphite presse ou fritte et
est traversee par un compose carbide et que la couche exterieure se
compose de couches, enroulees sur la couche interieure, de carbon
renforce de fibres de carbon et qui sont consolidees de facon connue
par cokefaction sous pression.
2. Corps composite selon la revendication 1, caracterise par le fait
que le compose carbide est un silicon carbide.
3. Procede pour la fabrication d'un corps composite creux en forme de
revolution selon les revendications 1 et 2, caracterise par les
operations successives suivantesa) fabrication d'un corps
d'enroulement en graphite presse ou fritte,b) application des couches
d'enroulement en fibres de carbon ou de graphite,c) impregnation des
couches d'enroulement avec des resines organiques ou des composes de
brai suivied'un curcissement et d'une cokefaction sous pression,d)
usinage au tour du corps d'enroulement jusqu'a l'epaisseur de couche
recherchee,e) impregnation au silicon de l'ensemble du corps
composite.
4. Procede selon la revendication 3, caracterise par le fait que lors
de l'application des couches de fibres de carbon ou de graphite, on
applique alternativement une ou plusieurs couches croisees et
radiales.
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