Вакуумированная панель, предназначенная для тепловой изоляции тела, имеющего неплоские поверхности
Изобретение относится к области теплоизоляции. Техническим результатом изобретения является обеспечение теплоизоляции тел, имеющих неплоские формы. В вакуумированной панели, предназначеной для тепловой изоляции тела (3, 4), имеющего неплоские поверхности, которая выполнена с двумя основными поверхностями и содержит гибкую оболочку (1), изготовленную из одного или более барьерных листов и наполнителя, наполнитель образован, по меньшей мере, из двух плит (2; 2') из открытопористого вспененного полимера, уложенных одна на другую, при этом каждая плита имеет толщину, составляющую от приблизительно 2 до 8 мм. 7 з. п. ф-лы, 3 ил.
Настоящее изобретение относится к вакуумированной панели, которая позволяет обеспечить тепловую изоляцию тела, имеющего неплоские поверхности.
Вакуумированные панели и в особенности те панели, которые изготовлены с использованием пластиков, все более широко используются во всех областях, где требуется тепловая изоляция при температурах ниже приблизительно 100°С. В качестве примеров применения могут быть упомянуты стенки домашних и промышленных холодильников, автоматов для розлива напитков с дозированием (в которых тепловая изоляция требуется прежде всего для отделения части автомата, предназначенной для горячих напитков, как правило находящихся при температуре приблизительно 70°С, отчасти для холодных напитков) или контейнеров для изотермической транспортировки, например, лекарственных препаратов или охлажденных, или замороженных пищевых продуктов. Кроме того, изучаются возможности применения данных панелей в области строительства или в автомобильной промышленности.
Как известно, вакуумированная панель образована из оболочки, в которой содержится наполнитель. Функцией оболочки является предотвращение (или уменьшение в максимально возможной степени) проникновения атмосферных газов в панель для поддержания уровня вакуума, совместимого со степенью тепловой изоляции, требуемой для данного случая применения. Для этого оболочка выполнена с так называемыми \барьерными\ листами, отличающимися тем, что их газопроницаемость является настолько низкой, насколько это возможно, при этом указанные листы могут быть образованы из одного элемента, но более часто они представляют собой многослойные листы из различных элементов. В случае многослойных листов барьерный эффект создается одним из составляющих слоев, в то время как другие слои, как правило, выполняют функции механической опоры для барьерного слоя и его защиты.
Функцией наполнителя главным образом является создание интервала между двумя противоположными сторонами оболочки при создании вакуума в панели в дополнение к другим признакам, которые будут указаны в дальнейшем. Этот наполнитель может представлять собой неорганический материал, такой как порошкообразный кремнезем, стекловолокна, аэрогели, диатомовая земля и т.д., или органические материалы, такие как пенополиуретан или пенополистирол в твердопенистом виде, в частности в виде плит или порошков. В любом случае наполнитель должен быть пористым или прерывистым с тем, чтобы можно было откачать воздух из пор или пустот. Поскольку проникновения ничтожно малых количеств атмосферных газов внутрь панели практически невозможно избежать, эти панели в большинстве случаев также содержат один или более материалов (как правило, называемых газопоглотителями), которые способны сорбировать эти газы для поддержания давления внутри панели на заданном уровне.
Из-за жесткости материалов, из которых они сделаны, известные панели, как правило, имеют плоскую форму и поэтому могут быть использованы для обеспечения изоляции тел, имеющих по существу форму параллелепипеда с плоскими поверхностями, но они не пригодны для тел, имеющих криволинейные поверхности, таких как нагреватели для ванн или трубопроводы, используемые для транспортировки нефти в арктических зонах, или тел, которые выполнены с поверхностными углублениями и рельефами.
Один из способов, используемых для тепловой изоляции тел, имеющих неплоские поверхности, состоит в соединении друг с другом нескольких плоских панелей в виде лент, например, путем склеивания вместе их краев с помощью клея для образования сложной конструкции, которая может быть изогнута вдоль линий соединения с тем, чтобы приспособить ее к форме тела, для которого должна быть создана изоляция.
Однако при данном типе конструкций, изготовленных из плоских панелей, соединенных друг с другом, в месте стыков происходит теплопередача и поэтому качество тепловой изоляции, обеспечиваемой такими конструкциями, является недостаточно высоким.
В заявке на патент WO96/32605 на имя британской компании ICI описаны вакуумированные жесткие панели, имеющие неплоскую форму, и способ их изготовления, который состоит в том, что перед операцией вакуумирования в наполнителе выполняют канавки, проходящие в заданном направлении и имеющие надлежащие ширину и глубину. После этого наполнитель вставляют в оболочку и собранный узел подвергают операции вакуумирования, посредством которой панели изгибаются вдоль канавок и приобретают конечную, неплоскую форму. В завершение вакуумированную панель подвергают герметизации.
Однако было замечено, что в процессе вакуумирования оболочка прилипает к наполнителю и оказывается, по меньшей мере, частично вставленной в канавки, так что после завершения вакуумирования толщина панели не будет постоянной во всех ее частях, при этом она будет меньше у линий сгиба по сравнению с плоскими участками той же панели. Следовательно, теплоизоляционные свойства также не будут одинаковыми, но вдоль этих линий сгиба способность к тепловой изоляции будет снижена.
Другой недостаток известных неплоских панелей заключается в том, что оболочка, которая вдавлена внутрь канавок, может разрушиться, тем самым создается возможность прохода атмосферных газов во внутреннее пространство панели, что вызывает постоянное уменьшение способности самой панели обеспечивать тепловую изоляцию.
Дополнительный недостаток известных неплоских панелей состоит в том, что придание им изогнутой формы обязательно осуществляется во время операции вакуумирования, то есть в процессе изготовления панелей. Выполнение панелей с изогнутой формой приводит к заметному увеличению объема, занимаемого панелями, в то время как было бы удобным придавать панелям изогнутую форму в момент окончательного размещения панели с тем, чтобы уменьшить трудности и затраты, связанные с транспортировкой и хранением панелей.
Следовательно, задачей настоящего изобретения является разработка вакуумированной панели, предназначенной для тепловой изоляции тел, имеющих неплоские поверхности, которая устраняет указанные недостатки. Указанная задача достигается с помощью вакуумированной панели, основные признаки которой указаны в первом пункте формулы изобретения, а другие признаки определены в последующих пунктах формулы изобретения.
Преимущество вакуумированной панели согласно настоящему изобретению заключается в том, что благодаря особой структуре наполнителя панель может быть подвергнута изгибанию до тех пор, пока она не прилипнет к стенкам тела, которое подлежит изоляции, при этом отсутствует необходимость в выполнении каких-либо канавок в наполнителе.
Другое преимущество вакуумированной панели согласно настоящему изобретению заключается в том, что несколько сгибов, которые образуются на внутренней стороне изогнутого участка во время изгибания, не могут из-за их малости вызвать ни разрушения самой оболочки, ни происходящего в результате этого проникновения атмосферных газов во внутреннее пространство панели.
Кроме того, вакуумированные панели согласно настоящему изобретению изготавливают, хранят и транспортируют до места конечного использования в плоском виде и только после этого их изгибают так, что они прилипают к телу, для которого должна быть обеспечена изоляция.
Дополнительное преимущество вакуумированной панели согласно настоящему изобретению состоит в том, что она может быть изготовлена с разной толщиной за счет использования различного количества плит из наполнителя одного типа.
Еще одно преимущество вакуумированной панели согласно настоящему изобретению состоит в том, что на основных поверхностях ее простым образом и без выполнения операций фрезерования могут быть выполнены одно или более углублений, соответствующих по форме рельефам, возможно имеющимся на поверхностях тела, для которого должна быть обеспечена изоляция.
Дополнительные преимущества и признаки вакуумированной панели согласно настоящему изобретению станут очевидными для специалистов в данной области техники из нижеприведенного подробного описания некоторых вариантов осуществления панели со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - поперечное сечение вакуумированной панели согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения при плоской ее конфигурации;
фиг.2 - поперечное сечение вакуумированной панели по фиг.1 при ее изогнутой конфигурации;
фиг.3 - поперечное сечение вакуумированной панели согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.1 показано, что вакуумированная панель согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения содержит оболочку 1 известного типа, образованную, например, из двух барьерных листов, приваренных друг к другу вдоль их краев, и множество тонких плит 2 из наполнителя, которые не отличаются друг от друга и установлены друг на друга внутри оболочки 1. Общая толщина комплекта плит 2 соответствует заданной толщине панели, при этом в панелях, известных до настоящего времени, предусмотрена только одна плита из наполнителя.
Плиты 2 предпочтительно изготовлены из открытопористого полимерного материала, и их толщина должна быть достаточно небольшой для обеспечения возможности их изгибания. В зависимости от используемого полимерного материала толщина плит может варьироваться от приблизительно 2 до 8 мм. В качестве наполнителя предпочтительно использовать плиты из пенополиуретана, имеющие толщину приблизительно 4-6 мм. Эти значения толщины могут быть получены путем разрезания плит, обычно используемых для изготовления панелей известного типа, в горизонтальном направлении, то есть параллельно их основным поверхностям. В альтернативном варианте толщина указанных плит может быть уменьшена путем сжатия в соответствии со способом, известным в данной области.
На фиг.2 показано, что вакуумированная панель согласно настоящему изобретению была изогнута и размещена поверх боковой поверхности цилиндрического тела 3 так, чтобы закрыть ее. Изгибание панели возможно благодаря малой толщине и обусловленной этим гибкости отдельных плит 2, которые она содержит. Во время операции изгибания плиты 2 скользят друг по другу, тем самым образуя различный конечный радиус изгиба этих плит, и в результате концы плит больше не будут выровнены относительно друг друга. Чтобы способствовать скольжению различных плит относительно друг друга и, следовательно, изгибанию панели, между каждыми двумя соседними плитами могут быть вставлены листы пластика.
На фиг.3 показана вакуумированная панель согласно особому варианту осуществления настоящего изобретения, помещенная на неплоскую поверхность тела 4. В конкретном случае, показанном здесь, указанная неплоская поверхность представляет собой криволинейную поверхность, имеющую, например, рельеф 5.
Вакуумированная панель образована из оболочки 1, содержащей множество плит 2 из наполнителя, в данном случае четыре. Вырезы, имеющие форму и размер, соответствующие форме и размерам рельефа 5 неплоской поверхности, были выполнены в двух соседних плитах 2', одна из которых расположена рядом с оболочкой 1. За счет вакуумирования оболочка прилипает к наружной поверхности наполнителя и, следовательно, в месте вырезов - к поверхности внутренней плиты 2, в которой вырез не выполнен. Таким образом, одна из основных поверхностей панели будет иметь углубление 6, точно соответствующее по форме указанному рельефу 5.
Очевидно, что количество плит 2' с вырезами и размер вырезов зависят от формы углубления, которое необходимо образовать на одной поверхности панели.
Панели согласно изобретению могут содержать один или более газопоглотителей, то есть материалов, пригодных для химического сорбирования влаги и других атмосферных газов. Предпочтительно использовать системы из двух или трех газопоглотителей, содержащие, по меньшей мере, одно вещество, химически сорбирующее влагу, и, по меньшей мере, один компонент, выбранный из оксида переходного металла (основной функцией которого является сорбция водорода, СО и углеводородов) и сплава на основе бария и лития (основной функцией которого является сорбция азота). Различные системы из газопоглотителей данного типа продаются под названием COMBOGETTER®, среди которых в частности можно указать системы, содержащие вещество, сорбирующее влагу, и порошок сплава на основе бария и лития, описанные в патенте ЕР-В-769117, и системы газопоглотителей, содержащие вещество, сорбирующее влагу, и оксид переходного металла с возможным, но необязательным добавлением порошка сплава на основе бария и лития, описанные в заявке на патент ЕР-А-757920.
1. Вакуумированная панель, предназначенная для тепловой изоляции тела (3, 4), имеющего неплоские поверхности, которая выполнена с двумя основными поверхностями и содержит гибкую оболочку (1), изготовленную из одного или более барьерных листов, и наполнитель, отличающаяся тем, что наполнитель образован, по меньшей мере, из двух плит (2; 2') из открытопористого вспененного полимера, уложенных одна на другую, при этом каждая плита имеет толщину от приблизительно 2 до 8 мм.
2. Вакуумированная панель по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит листы пластика, размещенные между каждыми двумя соседними плитами для их скольжения относительно друг друга.
3. Вакуумированная панель по п.1, отличающаяся тем, что плиты (2; 2') изготовлены из пенополиуретана и каждая плита имеет толщину от приблизительно 4 до 6 мм.
4. Вакуумированная панель по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что плиты (2) являются, по существу, одинаковыми.
5. Вакуумированная панель по п.1, отличающаяся тем, что в одной или более соседних плитах (2'), одна из которых расположена рядом с оболочкой (1), выполнен, по меньшей мере, один вырез, имеющий форму и размеры, совпадающие с формой и размерами рельефа (5), выполненного на неплоской поверхности тела (4).
6. Панель по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что оболочка (1) изготовлена из, по меньшей мере, одного многослойного листа.
7. Панель по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она содержит газопоглотитель или устройство для поглощения газа.
8. Панель по п.7, отличающаяся тем, что устройство для поглощения газа содержит, по меньшей мере, одно вещество, химически сорбирующее влагу, и, по меньшей мере, один компонент, выбранный из оксида переходного металла и сплава на основе бария и лития.
