Расширяемый элемент и способ его изготовления

Расширяемый элемент и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Эта заявка испрашивает приоритет по заявке на патент США с порядковым № 61/533,316, озаглавленной "Expandable Member and Method of Making the Same" ("Расширяемый элемент и способ его изготовления"), поданной 12 сентября 2011 г., которая этим упоминанием включена сюда во всей своей полноте.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Системы часто имеют множественные компоненты, которые контактируют друг с другом (электрически и/или механически) для того, чтобы система работала эффективно и рационально. Многие системы включают в себя «системные» компоненты из разных материалов, поэтому эти материалы имеют разные химические и физические свойства.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Системы, которые имеют компоненты из разных материалов, работающих при высоких температурах (например, по меньшей мере примерно 500°С), испытывают разные скорости термического расширения и/или разные скорости ползучести в разных компонентах системы. Это может вызывать зазоры между компонентами системы, приводя к уменьшению механического контакта и/или увеличению электрического сопротивления между компонентами системы. Компоненты системы могут "отходить" друг от друга на протяжении непрерывной работы системы или во время большого числа прогонов системы. В различных аспектах настоящего изобретения используется расширяемый элемент (например, металлическое тело) для приложения сжимающей силы к одному или более компонентам системы (например, соседним объектам) при повышенных температурах с целью увеличения сопряженности (например, механического соединения, электрического контакта) между компонентами системы.

[0004] В широком смысле, настоящее изобретение относится к использованию расширяемого элемента, который расширяется при повышенной температуре, для приложения силы к одному или более окружающим компонентам. Так, при высокотемпературных применениях (например, выше 500°С) расширяемый элемент оказывает усилие на один или более компонентов в системе с тем, чтобы поддерживать или улучшить контакт (например, физический контакт, электрическое соединение) между различными компонентами.

[0005] Контактное сопротивление в системе может быть приписано одному или более механизмам и/или источникам. Некоторые неограничивающие примеры источников контактного сопротивления в системах включают: ползучесть, фазовое превращение, отставание прокладки, пустоты, несопрягающиеся поверхности и их сочетания. В различных вариантах реализации пустоты, фазовые превращения и ползучесть возникают соответственно до, во время и после запуска системы (например, работающей при высоких температурах). В некоторых вариантах реализации на каждой из этих фаз развивается результирующая несопряженность поверхностей между компонентами системы. Настоящее изобретение предотвращает, уменьшает и/или устраняет контактное сопротивление (т.е. высокое электрическое сопротивление) и/или механические зазоры за счет использования устройства сжатия с расширяемым элементом (также называемым металлическим телом) для приложения механического напряжения к компонентам системы, что приводит к сопряжению этих компонентов системы. В некоторых вариантах реализации приложение механического напряжения к компонентам системы, когда узел системы является холодным, во время запуска или при рабочих условиях (например, при высоких температуре и давлении) улучшает стык во время работы системы при рабочих условиях (например, при повышенных температурах по меньшей мере примерно 500°С).

[0006] В одном или более из этих вариантов реализации расширяемый элемент прикладывает силу постоянной величины к концу(ам) соседних объектов. В одном или более вариантов реализации расширяемый элемент прикладывает силу переменной величины к концу(ам) соседних объектов (например, на основе контура обратной связи).

[0007] По одному аспекту предлагается расширяемый элемент (иногда называемый расширяемым баллоном или металлическим телом).

[0008] В одном варианте реализации предлагается аппарат. В одном варианте реализации аппарат содержит: металлическое тело, имеющее по меньшей мере одну боковую стенку, причем боковая стенка окружает полость, и расширяемый материал, удерживаемый внутри полости и охваченный боковой стенкой; при этом полость имеет первый объем при первой температуре; и при этом, при второй температуре по меньшей мере примерно 900°С, расширяемый материал расширяется, так что полость имеет второй объем, при этом второй объем больше первого объема, при этом за счет расширения расширяемых материалов упомянутая по меньшей мере одна боковая стенка оказывает манометрическое давление по меньшей мере примерно 150 фунтов/кв.дюйм.

[0009] В одном варианте реализации металлическое тело герметизировано (например, с помощью шва или механически закрепляемой части). В некоторых вариантах реализации металлическое тело герметизировано уплотнением, выбранным из группы, состоящей из: механических крепежных средств, болтов, сварных швов, заклепок, клеев и их сочетаний.

[0010] В одном варианте реализации расширяемый материал содержит газ, инертный газ, материал с фазовым превращением (например, твердый расширяемый материал) и их сочетания.

[0011] В одном варианте реализации газ содержит инертный газ (например, аргон), кислород, диоксид углерода, азот или их сочетания.

[0012] В одном варианте реализации полость (иногда называемая центральной областью) дополнительно содержит: материал-наполнитель (например, который не расширяется или не претерпевает фазового превращения). В качестве некоторых неограничивающих примеров, материал-наполнитель выбирают из группы, состоящей из керамических материалов, засыпки, пластинчатого глинозема, огнеупорных материалов, камней, графита и их сочетаний.

[0013] В одном варианте реализации материал-наполнитель занимает по меньшей мере примерно 50% первого объема полости.

[0014] В одном варианте реализации упомянутая по меньшей мере одна боковая стенка составляет не более чем примерно один дюйм в толщину.

[0015] В одном варианте реализации полость расположена по центру в металлическом теле.

[0016] В одном варианте реализации отношение площади сечения боковой стенки к площади сечения полости составляет примерно 1:10.

[0017] В одном варианте реализации металлическое тело содержит две боковых стенки с противоположными плоскими лицевыми сторонами и закругленный периметрический край, соединяющий эти две лицевые стороны.

[0018] В одном варианте реализации полость находится при первой температуре под манометрическим давлением не более примерно 100 фунтов/кв.дюйм (например, под предварительно накачана до давления выше 1 атм).

[0019] В одном варианте реализации металлическое тело имеет внутреннее давление по меньшей мере примерно 1,5 атм при второй температуре.

[0020] По другому аспекту изобретения предлагается способ. Способ содержит: увеличение температуры металлического тела с первой температуры до второй температуры по меньшей мере примерно 500°С, при этом металлическое тело содержит по меньшей мере одну боковую стенку, причем боковая стенка окружает центральную область с удерживаемым в ней посредством боковой стенки расширяемым материалом; параллельно с этапом увеличения температуры увеличение объема центральной области за счет расширения расширяемого материала при второй температуре; оказание боковой стенкой металлического тела манометрического давления по меньшей мере примерно 100 фунтов/кв.дюйм на соседний объект, причем соседний объект связан с боковой стенкой.

[0021] В одном варианте реализации способ содержит перемещение объекта из первого положения во второе положение.

[0022] В одном варианте реализации этап увеличения температуры дополнительно содержит нагрев соседнего объекта.

[0023] В одном варианте реализации способ содержит сжимающее деформирование соседнего объекта.

[0024] По еще одному аспекту изобретения предлагается способ. Способ содержит: формирование по меньшей мере одной боковой стенки вокруг внутренней полости, чтобы получить металлическое тело с отверстием; введение расширяемого материала в полость через отверстие (например, предварительную накачку полости газом); закрывание металлического тела, с полным окружением полости с расширяемым материалом в ней.

[0025] В одном варианте реализации расширяемый элемент включает: множество стенок, содержащих металлический материал; и по меньшей мере одно уплотнение вдоль множества стенок, чтобы создать оболочку (тело) с по меньшей мере двумя лицевыми сторонами; и внутреннюю полость, полностью заключенную внутри оболочки, причем внутренняя полость включает по меньшей мере одно из следующего: газ, расширяемый материал, инертный материал и их сочетания; при этом оболочка расширяется при повышенных температурах (превышающих температуры окружающей среды), в результате чего внутренняя полость имеет давление выше окружающего (например, по меньшей мере примерно 1,5 атм).

[0026] В одном варианте реализации расширяемый элемент является твердым, но способен расширяться. В некоторых вариантах реализации расширяемый материал выполнен из металла (например, металлического материала). Некоторые неограничивающие примеры металлов включают: углеродистую сталь, нержавеющую сталь, графит, инконель и/или сталь. В одном варианте реализации баллон включает по меньшей мере одну стенку, которая герметизирует внутреннюю полость. В одном варианте реализации баллон включает множество стенок (например, 2, 4 или более), которые окружают и герметизируют внутреннюю полость.

[0027] В одном варианте реализации расширяемый элемент (иногда называемый, например, металлическим телом в виде расширяемого баллона) состоит из ферритной/магнитной нержавеющей стали, включая в качестве неограничивающих примеров 304SS, 304L, 430, 410 и 409.

[0028] В некоторых вариантах реализации улучшенный контакт на границе раздела компонентов системы можно измерять, коррелировать и/или количественно определять по одной или более характеристикам. В качестве неограничивающих примеров, устройство сжатия вызывает уменьшение электрического сопротивления, увеличение площади поверхности (между компонентами системы и/или расширяемым элементом), изменение размеров в компонентах системы (например, степень выхода из конфигурации системы/оборудования) и их сочетания.

[0029] В различных вариантах реализации баллон имеет различные формы, включая прямоугольную, овальную, круглую, многоугольную и т.п. В некоторых неограничивающих примерах форма баллона включает: прямоугольную форму, квадратную форму, многоугольную форму, овальную форму и/или закругленную форму.

[0030] В некоторых вариантах реализации толщина стенки меняется. В одном варианте реализации стенка имеет толщину: по меньшей мере примерно 1/16 дюйма, по меньшей мере примерно 1/8 дюйма, по меньшей мере примерно 1/4 дюйма, по меньшей мере примерно 1/2 дюйма, по меньшей мере примерно 3/4 дюйма, по меньшей мере примерно 1 дюйм, по меньшей мере примерно 1,5 дюйма или по меньшей мере примерно 2 дюйма.

[0031] В некоторых вариантах реализации стенка имеет толщину: не более примерно 1/16 дюйма, не более примерно 1/8 дюйма, не более примерно 1/4 дюйма, не более примерно 1/2 дюйма, не более примерно 3/4 дюйма, не более примерно 1 дюйма, не более примерно 1,5 дюйма или не более примерно 2 дюйма.

[0032] В некоторых вариантах реализации внутренняя полость заполнена воздухом (например, атмосферного состава), газом (например, чистым или смешанного состава), инертным материалом (например, нереакционноспособным при повышенных температурах (например, ниже 100°С) и/или давлениях), расширяемым материалом или их сочетаниями.

[0033] Употребляемый здесь термин "расширяемый материал" относится к материалу, который расширяется или увеличивается в размерах при различных условиях. В качестве неограничивающих примеров, расширение расширяемого элемента возможно за счет фазового превращения, разложения и/или изменения плотности при различных условиях по температуре и давлению. В одном неограничивающем примере расширяемый материал расширяется внутри баллона при увеличенной температуре. В качестве другого примера, при увеличенной температуре расширяемый элемент претерпевает фазовое превращение (т.е. твердое вещество в газ) с увеличением объема при увеличенной температуре.

[0034] Неограничивающие примеры расширяемых материалов включают: любое химическое вещество, которое разрушается (или разлагается) при повышенных температурах, например, температурах выше комнатной (например, примерно 20-25°С). В одном варианте реализации расширяемый материал разрушается при температурах выше той температуры, при которой баллон был сформирован (т.е. до того, как система находится при рабочей температуре). В одном варианте реализации расширяемый материал разрушается при температурах, превышающих примерно 800°С (например, рабочей температуре, или 900°С-930°С). Другие неограничивающие примеры расширяемых материалов включают: MgCO₃ (разлагается при 350°С), CaCO₃ (кальцит, разлагается при 898°С) или CaCO₃ (арагонит, разлагается при 825°С), причем каждый из этих материалов выделяет газообразный диоксид углерода при повышенных температурах. В некоторых вариантах реализации расширяемый материал включает один или более материалов, которые кипят, возгоняются или разлагаются до газа между комнатной температурой и 900°С (например, претерпевают фазовое превращение).

[0035] В некоторых вариантах реализации, в условиях повышенных температуры и давления внутри расширяемого элемента, газ и/или расширяемый материал внутри баллона расширяются, толкая металлические стенки наружу (например, твердые, непроницаемые металлические стенки). В некоторых вариантах реализации давление внутри расширяемого элемента деформирует профиль стенок, в результате чего стенки выгибаются наружу. В некоторых вариантах реализации подъем от окружающей температуры до повышенных температур (например, 900°С-930°С) увеличивает внутреннее абсолютное давление внутри баллона в 4 раза.

[0036] В другом варианте реализации пустота/полость внутри баллона находится под давлением перед работой. В одном варианте реализации, при подходящих условиях формирования и операциях герметизации, условия внутри расширяемого элемента соответствуют предварительно созданному давлению. В качестве некоторых неограничивающих примеров, давление составляет по меньшей мере примерно атмосферное давление, по меньшей мере примерно 1,5 атм, по меньшей мере примерно 2 атм, по меньшей мере примерно 3 атм, по меньшей мере примерно 4 атм или по меньшей мере примерно 5 атм. В качестве некоторых неограничивающих примеров, давление составляет по меньшей мере примерно атмосферное давление, по меньшей мере примерно 1 атм, по меньшей мере примерно 2 атм, по меньшей мере примерно 5 атм, по меньшей мере примерно 10 атм, по меньшей мере примерно 15 атм или по меньшей мере примерно 20 атм. В качестве некоторых неограничивающих примеров, давление составляет не более примерно атмосферного давления, не более примерно 1,5 атм, не более примерно 2 атм, не более примерно 3 атм, не более примерно 4 атм или не более примерно 5 атм. В качестве некоторых неограничивающих примеров, давление составляет не более примерно атмосферного давления, не более примерно 1 атм, не более примерно 2 атм, не более примерно 5 атм, не более примерно 10 атм, не более примерно 15 атм или не более примерно 20 атм.

[0037] В одном варианте реализации металлическое тело (расширяемый баллон) предварительно находится под манометрическим давлением: по меньшей мере примерно 5 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 10 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 15 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 20 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 25 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 30 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 35 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 40 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 45 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 50 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 55 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 60 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 65 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 70 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 75 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 80 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 85 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 90 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 95 фунтов/кв.дюйм или по меньшей мере примерно 100 фунтов/кв.дюйм.

[0038] В одном варианте реализации металлическое тело (расширяемый баллон) предварительно находится под манометрическим давлением: не более примерно 5 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 10 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 15 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 20 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 25 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 30 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 35 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 40 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 45 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 50 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 55 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 60 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 65 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 70 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 75 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 80 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 85 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 90 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 95 фунтов/кв.дюйм или не более примерно 100 фунтов/кв.дюйм.

[0039] В другом варианте реализации внутри баллона герметизировано небольшое количество материала, причем этот материал увеличивает давление по мере его нагрева (например, за счет фазового превращения) с получением газа и/или за счет разложения с выделением газа. Например, MgCO₃ выделяет CO₂ вблизи 350°С.

[0040] В некоторых вариантах реализации баллон используется с наполнителями (например, материалом-наполнителем) между боковыми сторонами баллона и/или внутренними концами соседних объектов. Наполнители обычно выбирают из твердых материалов, которые сохраняют устойчивость (например, жесткость) при повышенной температуре. Неограничивающие примеры наполнителей включают пластинчатый глинозем, медь, керамические материалы, огнеупорные материалы, засыпку и т.п. В некоторых вариантах реализации баллоны сваривают закрытыми, хотя можно использовать и другие способы герметизации баллонов.

[0041] В другом варианте реализации материал-наполнитель (являющийся инертным) используют внутри расширяемого элемента. В одном варианте реализации инертный материал является пористым и/или дисперсным. В качестве неограничивающего примера, инертный материал включает пластинчатый глинозем, гравий, засыпку (щебенку), керамические материалы, огнеупорные материалы и т.п., которые заполняют часть полости или всю ее. При использовании инертного материала размер полости может быть большим, в то время как количество обеспечивающего давление газа (т.е. объем, который не занят инертным материалом) будет маленьким. При таком варианте реализации можно ограничить ползучесть в расширяемом элементе (которая будет замедляться по мере расширения полости и падения давления). Кроме того, при таком варианте реализации количество газа, который потенциально может вырваться из расширяемого элемента во время работы при более высоких температурах, ограничено.

[0042] В некоторых вариантах реализации результирующий, улучшенный контакт на границе раздела имеет общую площадь поверхности, достаточную для уменьшения измеренного падения напряжения (например, на двух электрически соединенных компонентах системы) на: по меньшей мере примерно 10 мВ, по меньшей мере примерно 20 мВ, по меньшей мере примерно 30 мВ, по меньшей мере примерно 40 мВ, по меньшей мере примерно 50 мВ, по меньшей мере примерно 60 мВ, по меньшей мере примерно 70 мВ, по меньшей мере примерно 80 мВ, по меньшей мере примерно 90 мВ, по меньшей мере примерно 100 мВ, по меньшей мере примерно 120 мВ, по меньшей мере примерно 140 мВ или по меньшей мере примерно 160 мВ.

[0043] В некоторых вариантах реализации результирующий, улучшенный контакт на границе раздела имеет общую площадь поверхности, достаточную для уменьшения измеренного падения напряжения (например, на двух электрически соединенных компонентах системы) на: не более чем примерно 10 мВ, не более чем примерно 20 мВ, не более чем примерно 30 мВ, не более чем примерно 40 мВ, не более чем примерно 50 мВ, не более чем примерно 60 мВ, не более чем примерно 70 мВ, не более чем примерно 80 мВ, не более чем примерно 90 мВ, не более чем примерно 100 мВ, не более чем примерно 120 мВ, не более чем примерно 140 мВ или не более чем примерно 160 мВ.

[0044] В некоторых вариантах реализации электрическое сопротивление на стыке двух компонентов системы уменьшается в следующее количество раз: по меньшей мере примерно 3, по меньшей мере примерно 5, по меньшей мере примерно 10, по меньшей мере примерно 20, по меньшей мере примерно 40, по меньшей мере примерно 60, по меньшей мере примерно 80 или по меньшей мере примерно 100 раз.

[0045] В некоторых вариантах реализации электрическое сопротивление на стыке двух компонентов системы уменьшается в следующее количество раз: не более примерно 3, не более примерно 5, не более примерно 10, не более примерно 20, не более примерно 40, не более примерно 60, не более примерно 80 или не более примерно 100 раз.

[0046] В некоторых вариантах реализации расширяемый элемент увеличивает степень контакта (или общую площадь поверхности) между компонентами системы на: по меньшей мере примерно 2%, по меньшей мере примерно 4%, по меньшей мере примерно 6%, по меньшей мере примерно 8%, по меньшей мере примерно 10%, по меньшей мере примерно 15%, по меньшей мере примерно 20%, по меньшей мере примерно 40%, по меньшей мере примерно 50%, по меньшей мере примерно 75% или по меньшей мере примерно 100% (например, если не существовало контакта перед установкой расширяемого элемента на место/воздействием на конец компонента системы).

[0047] В некоторых вариантах реализации расширяемый элемент увеличивает степень контакта (или общую площадь поверхности компонентов системы) на: не более чем примерно 2%, не более чем примерно 4%, не более чем примерно 6%, не более чем примерно 8%, не более чем примерно 10%, не более чем примерно 15%, не более чем примерно 20%, не более чем примерно 40%, не более чем примерно 50%, не более чем примерно 75% или не более чем примерно 100% (например, если не существовало контакта перед установкой расширяемого элемента на место/воздействием на конец компонента системы).

[0048] По еще одному аспекту предлагается способ изготовления расширяемого элемента. Способ содержит: выравнивание множества (по меньшей мере двух) металлических стенок, чтобы создать внутри полость; и герметизацию этого множества стенок.

[0049] В одном варианте реализации расширяемый элемент отливают с помощью формы. В одном варианте реализации расширяемый элемент экструдируют по форме. В одном варианте реализации расширяемый элемент подвергают обработке резанием. В одном варианте реализации части расширяемого элемента склеивают вместе. В одном варианте реализации расширяемый элемент сваривают. В одном варианте реализации расширяемый элемент свинчивают. В одном варианте реализации расширяемый элемент скрепляют болтами. В одном варианте реализации расширяемый элемент механически скрепляют.

[0050] В одном варианте реализации способ содержит введение материала (например, газа, расширяемого материала, инертного материала) в полость (иногда называемую внутренней полостью или центральной областью).

[0051] В некоторых неограничивающих вариантах реализации герметизация включает сварку, механическое скрепление, склеивание, крепление заклепками, болтовое соединение, свинчивание и т.п.

[0052] В одном варианте реализации способ содержит расширение стенок расширяемого элемента при температурах, превышающих по меньшей мере примерно 100°С.

[0053] В одном варианте реализации способ содержит увеличение давления во внутренней полости при температурах, превышающих по меньшей мере примерно 100°С.

[0054] По еще одному аспекту предлагается способ. Способ содержит: обеспечение расширяемого элемента, имеющего стенки и газовую внутреннюю полость; увеличение температуры расширяемого баллона, чтобы расширить внутреннюю полость, причем из-за расширения внутренней полости стенки расширяемого элемента деформируются в направлении наружу; и приложение сжимающей силы к по меньшей мере одному компоненту (иногда называемому окружающим компонентом или соседним объектом), который является внешним относительно расширяемого баллона (т.е. соседним и/или связанным с упомянутой по меньшей мере одной боковой стенкой металлического тела/расширяемого баллона).

[0055] В некоторых вариантах реализации способ содержит оказание манометрического давления на окружающий компонент, составляющего по меньшей мере примерно 10 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 20 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 30 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 40 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 50 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 60 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 70 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 80 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 90 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 100 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 110 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 120 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 130 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере примерно 140 фунтов/кв.дюйм или по меньшей мере примерно 150 фунтов/кв.дюйм.

[0056] В некоторых вариантах реализации способ содержит оказание манометрического давления на окружающий компонент, составляющего не более примерно 10 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 20 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 30 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 40 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 50 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 60 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 70 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 80 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 90 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 100 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 110 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 120 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 130 фунтов/кв.дюйм, не более примерно 140 фунтов/кв.дюйм или не более примерно 150 фунтов/кв.дюйм.

[0057] В некоторых вариантах реализации устройство сжатия создает результирующую деформацию в соседнем(их) объекте(ах) в поперечном направлении, составляющую: по меньшей мере примерно -0,01%, по меньшей мере примерно -0,02%, по меньшей мере примерно -0,03%, по меньшей мере примерно -0,04%, по меньшей мере примерно -0,05%, по меньшей мере примерно -0,06%, по меньшей мере примерно -0,07%, по меньшей мере примерно -0,08%, по меньшей мере примерно -0,09%, по меньшей мере примерно -0,1%. В некоторых вариантах реализации устройство сжатия создает деформацию в соседнем(их) объекте(ах) в поперечном направлении, составляющую: по меньшей мере примерно -0,1%, по меньшей мере примерно -0,15%, по меньшей мере примерно -0,2%, по меньшей мере примерно -0,25%, по меньшей мере примерно -0,3%, по меньшей мере примерно -0,35%, по меньшей мере примерно -0,4%, по меньшей мере примерно -0,45%, по меньшей мере примерно -0,5%, по меньшей мере примерно -0,55%, по меньшей мере примерно -0,6%, по меньшей мере примерно -0,65%, по меньшей мере примерно -0,7%, по меньшей мере примерно -0,75%, по меньшей мере примерно -0,8%, по меньшей мере примерно -0,85%, по меньшей мере примерно -0,9%, по меньшей мере примерно -0,95% или по меньшей мере примерно -1%.

[0058] В некоторых вариантах реализации устройство сжатия создает результирующую деформацию в соседнем(их) объекте(ах) в поперечном направлении, составляющую: не более примерно -0,01%, не более примерно -0,02%, не более примерно -0,03%, не более примерно -0,04%, не более примерно -0,05%, не более примерно -0,06%, не более примерно -0,07%, не более примерно -0,08%, не более примерно -0,09%, не более примерно -0,1%. В некоторых вариантах реализации устройство сжатия создает деформацию в соседнем(их) объекте(ах) в поперечном направлении, составляющую: не более примерно -0,1%, не более примерно -0,15%, не более примерно -0,2%, не более примерно -0,25%, не более примерно -0,3%, не более примерно -0,35%, не более примерно -0,4%, не более примерно -0,45%, не более примерно -0,5%, не более примерно -0,55%, не более примерно -0,6%, не более примерно -0,65%, не более примерно -0,7%, не более примерно -0,75%, не более примерно -0,8%, не более примерно -0,85%, не более примерно -0,9%, не более примерно -0,95% или не более примерно -1%.

[0059] В некоторых вариантах реализации температура (вторая температура) составляет: по меньшей мере примерно 500°С, по меньшей мере примерно 550°С, по меньшей мере примерно 600°С, по меньшей мере примерно 650°С, по меньшей мере примерно 700°С, по меньшей мере примерно 750°С, по меньшей мере примерно 800°С, по меньшей мере примерно 850°С, по меньшей мере примерно 900°С, по меньшей мере примерно 950°С, по меньшей мере примерно 1000°С, по меньшей мере примерно 1050°С, по меньшей мере примерно 1100°С, по меньшей мере примерно 1550°С, по меньшей мере примерно 1200°С, по меньшей мере примерно 1250°С или по меньшей мере примерно 1300°С. В некоторых вариантах температура (вторая температура) составляет: не более примерно 500°С, не более примерно 550°С, не более примерно 600°С, не более примерно 650°С, не более примерно 700°С, не более примерно 750°С, не более примерно 800°С, не более примерно 850°С, не более примерно 900°С, не более примерно 950°С, не более примерно 1000°С, не более примерно 1050°С, не более примерно 1100°С, не более примерно 1550°С, не более примерно 1200°С, не более примерно 1250°С или не более примерно 1300°С. В некоторых вариантах реализации первая температура представляет собой окружающие условия (например, комнатную температуру около 20-25°С), вплоть до температуры ниже 500°С (например, 400°С, 450°С).

[0060] В некоторых вариантах реализации величина силы, прикладываемой расширяемым элементом к другому(им) компоненту(ам), является достаточно большой и/или действующей в течение достаточно длительного промежутка времени, чтобы предотвратить, уменьшить и/или устранить зазоры (плохой контакт) между различными компонентами в системе (например, закрытой системе или между двумя или более компонентами, связанными друг с другом). За счет устранения, уменьшения и/или предотвращения зазора расширяемый элемент может увеличивать эффективность системы (например, закрытой системы).

[0061] В одном варианте реализации расширяемый элемент устанавливают при модернизации на существующие системы. В одном варианте реализации расширяемый элемент представляет собой компонент или часть системы. Необязательно, расширяемый элемент изготавливают как единой целое с или в качестве монтируемого/демонтируемого компонента с системой/компонентами системы и/или электрическими соединениями системы.

[0062] В одном варианте реализации расширяемый элемент выполнен с возможностью поперечно расширять другой(ие) компонент(ы) за счет приложения осевой силы к этим другим компонентам. Например, поперечное расширение происходит в направлении, в общем перпендикулярном направлению осевой силы. Поперечное расширение другого компонента сопрягает элементы системы (например, закрытой системы) требуемым образом, например, увеличивая физический контакт, электропроводность или тому подобное.

[0063] В некоторых вариантах реализации наполнители используются в сочетании с компонентами и расширяемыми элементами, чтобы обеспечить, например, дисперсный субстрат для того, чтобы расширяемый элемент сдавливал его. В некоторых вариантах реализации материалы-наполнители в общем выбирают из твердых материалов, которые сохраняют устойчивость (например, жесткость) при повышенной температуре. Неограничивающие примеры наполнителей включают пластинчатый глинозем, медь, огнеупорный блок, керамику, засыпку и т.п. В некоторых вариантах баллоны сваривают закрытыми, хотя можно применять и другие способы герметизации баллонов.

[0064] В одном варианте реализации устройство сжатия включает детектор сжатия. Детектор сжатия находится между компонентом и устройством сжатия, и детектор сжатия выполнен с возможностью измерения силы, приложенной к компоненту. В одном варианте реализации детектор сжатия измеряет расширение устройства сжатия (например, степень поперечного расширения устройства). В некоторых вариантах реализации результаты измерения детектором сжатия подают в систему эксплуатации (не показана), например, в виде контура обратной связи в режиме реального времени, чтобы менять величину сжатия.

[0065] В одном варианте реализации способ включает сопряжение компонентов системы, чтобы уменьшить падение напряжения на величину от примерно 10 мВ до примерно 100 мВ. В одном варианте реализации способ включает поперечное расширение компонента системы за счет прикладывающейся расширяемым элементом силы, чтобы поддержать и/или улучшить электрический контакт между компонентами системы. В некоторых вариантах реализации результирующее электрическое сопротивление между компонентами системы меньше первоначального электрического сопротивления (т.е. измеренного без силы со стороны расширяемого элемента). В одном варианте реализации способ включает регулировку приложенной силы для увеличения, уменьшения или поддержания сжатия компонентов системы при переменных или постоянных поддерживаемых условиях. В одном варианте реализации способ включает определение силы, приложенной к компонентам системы (при помощи датчика/контура обратной связи).

[0066] Эти и другие аспекты, преимущества и новые признаки изобретения отчасти изложены в приведенном далее описании и станут очевидными специалистам в данной области техники после изучения приведенного далее описания и чертежей либо будут уяснены при практическом осуществлении изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0067] Фигура 1А-1В изображает расширяемый элемент с газовой полостью до расширения и после расширения (1А) и газом + расширяемым материалом до и после расширения (1В).

[0068] Фигуры 2А-2С изображают различные варианты реализации устройства сжатия на аналогичных компонентах. На Фигуре 2А изображен баллон с твердым (сплошным) материалом с обеих сторон баллона. На Фигуре 2В изображены множественные смежные друг с другом баллоны (три), простирающиеся по зазору между аналогичными компонентами. На Фигуре 2С изображены множественные устройства сжатия/баллоны, которые разделены твердым материалом между концами компонентов и множественными баллонами в зазоре.

[0069] Фигура 3 изображает различия в термическом расширении разных материалов расширяемого элемента и/или материалов соседних компонентов, построенные как зависимость расширения (%) от температуры (°С).

[0070] Фигура 4А изображает два устройства сжатия в виде расширяемых элементов, а Фигура 4В изображает расширяемые баллоны в расширенном состоянии, с выгнутыми в направлении наружу стенками.

[0071] Фигура 5 изображает примерный вид сбоку в сечении расширяемых баллонов, используемого в испытании, показанном на Фигуре 6.

[0072] Фигура 6 изображает испытание двух расширяемых баллонов, показывая манометрическое давление (фунты/кв.дюйм) как функцию от времени (дни).

[0073] Фигура 7 изображает вид сверху расширяемого элемента во втором испытании.

[0074] Фигура 8 изображает результирующее манометрическое давление (фунты/кв.дюйм) и температуру (°С) как функцию от времени (дни).

[0075] Фигура 9 изображает компоненты из эксперимента, включая баллон и соседние объекты (раму и компонент из металлического стержня/блока) перед сборкой в испытательную конструкцию.

[0076] Фигура 10 изображает собранную конструкцию из эксперимента, перед испытанием.

[0077] Фигура 11 изображает собранную конструкцию из эксперимента, после испытания.

[0078] Фигура 12 - графическое представление зависимости давления и температуры от времени (в днях) для эксперимента.

[0079] Различные из отмеченные здесь выше новаторских аспектов могут быть объединены, давая системы и способы их работы.

[0080] Эти и другие аспекты, преимущества и новые признаки изобретения отчасти изложены в приведенном далее описании и станут очевидными специалистам в данной области техники после изучения приведенного далее описания и чертежей либо могут быть уяснены при практическом осуществлении изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0081] Теперь более подробно рассмотрим сопровождающие чертежи, которые по меньшей мере помогают проиллюстрировать различные соответствующие варианты реализации настоящего изобретения.

[0082] Обращаясь к Фигуре 1А, расширяемый элемент 10 показан до (слева) и после (справа) расширения. Обращаясь к Фигуре 1В, там изоб