用於冷管道隔熱的整體的水汽緩凝裝置的製作方法

2023-05-20 04:07:11 1

專利名稱：用於冷管道隔熱的整體的水汽緩凝裝置的製作方法
發明的技術領域和工業實用性本發明是用於隔熱產品，特別是用於冷管道的隔熱產品，它具有一種毛細作用容易地將溼氣由管道和隔熱產品組合件的內部輸送到外面，這樣溼氣就能蒸發掉而不至於對管道或隔熱層造成損害。本發明的一個實施例是一個整體的水汽緩凝裝置，它包括管道隔熱和芯繩材料。
發明的背景眾所周知，對管道隔熱要採用具有許多內部空隙的玻璃纖維或其它材料作為隔熱材料。空隙結構產生一種隔熱效應，但是也會允許水汽從外部環境進入管道的表面。當管道內有低於周圍環境溫度的液體或氣體，溼氣將會凝結在管道上。捕集在隔熱層內的液體水會降低隔熱效果，同時也會使隔熱結構性能變壞。液體水可能聚集在隔熱產品內最終滴下而汙損裝在管道下面的頂棚材料。
由於難以建造或保持氣密的管道隔熱結構，不可避免地溼氣會通過裂縫、縫隙、接頭等浸入隔熱層而最終凝結在管道上。因此，非常需要有一種機構或結構能把水從管道上輸送到隔熱層外面使它能蒸發掉。
水汽緩凝產品用於在低於周圍溫度下工作的管道系統的隔熱。緩凝裝置通常是基於金屬箔或聚合物製成的薄膜，或者緩凝劑也可由閉孔泡沫聚合物、泡沫玻璃或者樹酯組成。某些緩凝劑沒有機械強度並不能抵抗刺戳和剝蝕。結果水汽緩凝劑變得多孔的並能讓水汽滲入隔熱層。某些水汽緩凝材料本身就是多孔的。金屬箔由於金屬中的雜質或者在製造和安裝過程中的操作而容易有針孔。金屬箔在有水時也容易腐蝕。聚合物由於其分子結構天生容易滲透，它們必須足夠厚才能儘量降低其滲透性。
通用的水汽緩凝技術是在管道隔熱層外繞以在鋁箔和牛皮紙中間有玻璃纖維平紋布層的夾層結構。常用的水汽緩凝劑放在隔熱層的外面使鋁箔面對隔熱層而牛皮紙朝外部環境。用粘合劑將水汽緩凝劑和隔熱層結合。某些產品是由箔、牛皮紙和聚乙烯構成，箔式緩凝劑在外表面，聚乙烯被加熱作為粘合劑用。
通用的方法被發現有缺點，因為對安裝的產品要提供和保持緩凝劑特性很困難。由於很難密封水平的和有突出端的接頭，同時難以避免水汽能滲透在外場製作的部件並凝結在冷的管道上。聚合物隔熱產品和密封膠的發脆會使水汽通過裂縫、縫隙和損壞的接頭進入。機械損壞、穿孔等也會提供溼氣侵入的入口。
如已指出的，需要有一種優良的隔熱產品，它允許將冷凝的水通過毛細作用送到隔熱層的表面並蒸發到大氣中。這種隔熱產品要求很結實和容易安裝。它需要能有效地工作，使即使水汽緩凝劑是可以滲透的隔熱層也能保持幹的狀態。
一種由隔熱系統將溼氣除去的系統已由Korsgaad，U.S.專利5441083公開。Korsgaad提出了一種冷管隔熱系統，它包括內吸水層，中間隔熱層和一外吸水層，內外層通過一狹槽接觸。Korsgaad提出用一塑料薄膜蓋在狹槽上面區域，同時有一纖細的和間接的路徑通到水蒸發的環境中。Korsgaad還提出用一塑料薄膜圍繞隔熱層再用另一塑料薄膜與在縱向切縫上的芯繩粘結來將切縫密封。Korsgaad還提出用一塑料薄膜圍繞隔熱層並用一舌片伸過切縫上方，同時芯繩延伸到舌片以外。然而，這種分層起著減少水蒸發到大氣中的工作表面積的作用，或者使液體的水必須經過更長的距離才能通過毛細作用蒸發到大氣中。
發明綜述本發明提供一種技術能有效地將凝結在隔熱的冷管道表面的水去除。
該發明提供一種比通用的隔熱技術效率更高和更有效的將凝集的水由隔熱冷管道表面排走的技術。
本發明還部分地提供一種有緩凝劑的隔熱產品。該水汽緩凝材料可以是用於該目的的任何一種聚合物或箔式薄膜。水汽緩凝裝置防止溼氣從環境和隔熱裝置傳輸，同時又允許溼氣由芯繩蒸發到環境中。在一項優選實施例中水汽緩凝裝置包括一舌片，它伸過隔熱層材料中的切縫上方。舌片最好在芯繩區域有許多孔或洞使水蒸氣能由芯繩中蒸發。
按照發明，最好使用芯繩來提供一種介質來將凝集在隔熱的冷管道上的水去除。聚合物的芯繩材料如聚酯、尼龍可以用熱焊的方法與水汽緩凝裝置接合形成一連續的環路。可以用多種不同的水汽緩凝材料與聚合物製品熱焊。此外，聚酯尼龍等材料可以和玻璃纖維隔熱產品接合而不需要靠粘合劑或其他機械連接方式。將毛細介質和玻璃纖維隔熱層牢固地磨擦結合可以進行製作、運輸和安裝。
附圖的簡單說明下面給出的詳細說明和附圖可以使本發明更充分地被了解。這些圖僅僅是為了說明，所以並不以此限制本發明。


圖1A-1D為本發明的優選實施例的剖面圖。
圖2A-2C為本發明的優選實施例的平面圖，它們包括微孔在內的各種孔眼。
發明的詳細描述和優選實施例由下面給出的詳細敘述就可以清楚了解本發明的目的。然而宜了解，針對本發明的優選實施例的詳細敘述和具體事例僅僅是為了說明，因為對於本專業技術人員來說，可由這些詳細說明了解在本發明的精神和範圍內作出各種變化和改動。
隔熱裝置1包括管形隔熱襯套4，隔熱材料可以是礦物的或聚合物的；襯套有一條從一端到另一端的切縫以便將裝置安裝到管道2上。一種芯繩材料8安放在襯套4的內部並通過切縫向外伸到襯套之外終止於外邊緣20，22。一種雙層芯繩材料8安放在縱向切縫的內側。
本發明給出的一種隔熱裝置能很快而容易地安裝在管上。典型的情況是本發明的隔熱裝置被安裝到管道2上，舌片30摺疊到芯繩材料的兩邊20，22的上方，而且通常與水汽緩凝裝置10的外部接合。
芯繩材料8最好是用聚合物或天然纖維做成的非編織材料製成。一種適用於作為芯繩材料的的聚合物是粘膠。粘膠纖維是有條紋的，或者是有沿著纖維長度方向的通道，這樣，每根纖維都提供毛細通道而不需要依靠兩根相鄰纖維之間通道形成的毛細作用。粘膠纖維是被製造成紋的；也可能在其它聚合物中形成條紋，例如對任何聚合物材料形成3葉纖維。任何具有條紋結構的聚合物纖維能提供良好的毛細特性。芯繩材料可以有一水汽緩凝材料層附於內表面以防止水汽滲透過隔熱層凝集在管道表面。
芯繩將凝集在管道上的水分輸送到隔熱裝置的表面使水能蒸發而不致滴下。芯繩材料8由多孔的或半多孔的纖維材料製成。粘膠纖維在本發明中是有用的，它可以熱焊或超聲焊使它能被納入管道和隔熱裝置內而不需要使用塗層和/或粘合劑。
有好幾種方法來形成芯繩網。可以將纖維幹鋪，然後用丙烯酸乳膠浸泡和擠於。通常採用加熱網的方法進行固化。另一種方法是，將纖維幹鋪，接著噴塗乳膠和烘烤固化。標準的纖維粘結乳膠如丙烯酸或EVA(ethylene vinyl acetate)都可使用。黑色或深色的芯繩材料因為可以遮去隔熱裝置表面的汙漬而有美學上的好處。
芯繩材料可以和所有的標準隔熱材料一起使用。隔熱材料包括礦棉、玻璃纖維、人造橡膠、橡膠、泡沫和聚酯。芯繩材料和所有類型的管道系統相容。
圖1是本發明的實施例的剖面圖。管道2由銅、鐵、軟鋼、不鏽鋼、鉻鎳鐵合金、黃銅、其它金屬、PVDF、聚丙烯、PVC、聚乙烯、尼龍或其它適用的塑料製成。管道可以塗以防鏽層如矽樹酯(圖上未示出)。圍繞管2是一柱形隔熱材料層4。隔熱材料可以是礦棉、玻璃纖維和塑料。
水汽緩凝裝置10是本發明的優選部件。隔熱裝置很難達到完全的密封，因為任何水汽緩凝裝置在接縫、裂縫和因偶然的刺穿而受損。然而，即使完全的密封不能達到，仍然需要有水汽緩凝裝置10來延緩水進入隔熱層4凝集在管道2上，在那兒接著必須通過毛細作用將水去除。芯繩材料8最好由一塊材料組成，使芯繩材料通過隔熱層4的縱向切縫16進入隔熱層。隔熱層的縱向切縫使隔熱層張開或者呈蛤鬥狀以便安裝在管道2的隔熱層上。
圍繞隔熱材料4是水汽緩凝裝置10，它防止溼氣在環境和隔熱層之間傳送。水汽緩凝裝置是圍繞隔熱層的一層材料。水汽緩凝裝置10最好含有聚酯、聚丙烯、聚乙烯或乙烯樹酯。水汽緩凝裝置的邊24、26最好用加熱和超聲方法將邊20、22與芯繩層壓。通常水汽緩凝裝置的滲透值要儘量低，最好低於0.5，，低於0.2更好。水汽緩凝裝置10將包過隔熱裝置4的外徑。在本發明的一個實施例中，水汽緩凝裝置10的邊24、26在接縫18處鄰接，如圖1A所示。邊24和26之間距離減小防止周圍的溼氣進入和由芯繩來的液體水再蒸發然後在凝集在管道2上。這種結構減少了水蒸發的熱動力的耗費並減少了是芯繩過負荷而使液體水由芯繩滴下。在接縫18，由許多開口14的舌片30伸過切縫16並用一緊固件19與水汽緩凝裝置10連接。
當凝集在管道上的水汽的蒸發率低於水汽的進入率，系統變飽和，芯繩材料可能滴水，隔熱層將變潮溼而將損害熱性能。為防止飽和，舌片30含有許多開口14以暴露一定量的芯繩材料。開口可以是任何尺寸，通常這種開口或孔可以是面積在0.04in2到3in2(0.26cm2到19.36cm2)之間的狹縫或孔。開口可以用任何已知的方法來形成，例如用打孔器或雷射切割。在使用分立的開口而不是多微孔(下面將討論)形式，一個重要的準則是暴露於大氣的芯繩材料數量，要求暴露的表面面積取決於隔熱裝置的直徑和管道溫度，還有周圍環境溫度和相對溼度。通常，每線性英寸開口要多於1in2(6.5cm2)左右，最好每線性英寸約1.5in2(9.7cm2)。此外，液體水不能滲透，但是允許水汽傳送的多微孔薄膜是適用的。在頒發給Wu等人的U.S.專利No.6013151公開了這樣一種薄膜。它給出一種逐漸伸長的薄膜，其水汽輸送率為1000-4000g/m2/天之間。
水汽緩凝裝置10圍繞隔熱裝置的路徑可參照圖1B找出。由切縫16，水汽緩凝材料圍繞隔熱層4的外周界，舌片30與水汽緩凝裝置10在接縫18連接。水汽緩凝裝置的多出部分外伸形成舌片30，它將裝置外側密封來防止溼氣和外來的材料進入切縫。舌片30可以加熱或用粘合劑與水汽緩凝裝置10在接縫18處粘接。熱封可以用一加熱棒，或者用粘合劑或超聲法，也可用粘合劑來形成在水汽緩凝裝置內的接縫18。這些粘合劑可以包括標準的粘合劑如熱塑膠、UV固化膠和乳膠。用這些粘合劑的不利點是增加額外費用，還有一個重要的缺點是它對隔熱層加上了可燃物質從而增加火災的危險。
圖1A所示為另一個實施例，在該實施例中舌片30是水汽緩凝裝置10的組成部分，而水汽緩凝裝置10的一個獨立的伸長段18與水汽緩凝裝置10內部粘接，在那兒舌片30與隔熱裝置4分開。本發明的第三個實施例示於圖1C，在該例中芯繩材料8的邊20由切縫延伸到水汽緩凝裝置10，在那兒舌片30由隔熱裝置4分開。圖1D所示為第四個實施例，舌片在切縫處或靠近它的地方與隔熱裝置4分開。隔熱裝置裝在管道上然後芯繩材料邊20繞過芯繩材料邊22的上方，舌片30固定於水汽緩凝裝置10上。
有好幾種可選用的方法來密封舌片。如果管道的圓周較短，例如1in(2.54cm)的銅管，1in 2.54cm的隔熱層寬)，磨擦力或靜電可能足以密封舌片30，最好用一條膠帶19(通常是丙烯酸基的，但是其它的粘合劑也可用)粘在舌片30上，膠帶蓋以防粘紙，在管道上安裝隔熱層後，可將防粘紙撕去，將舌片平壓在隔熱層的外側以形成密封。完全安裝好的裝置將使舌片與裝置的邊持平，這樣舌片的彎曲弧度與裝置的外側大致相同。
本發明不需要氣密密封，因為芯繩材料能排去溼氣。因此，有各種不同的選擇來密封舌片30。密封的選用方法可以包括不連續的壓敏膠帶、套住結緊的固定方法、導線繩、尼龍或塑料繩、U形環、熱熔粘合劑、其它粘合劑、熱焊以及任何其它機械式固定方法如用銷釘、夾子和按扣。
由於不需要氣密或防溼密封，隔熱層對不需要精確允差的密封和放置(建造)水汽緩凝裝置給出極好的結果。可以允許溼氣侵入隔熱層，因為它可以被毛細作用抽走。然而，為了熱動力學的原因，最好防止溼氣進入隔熱層，毛細作用仍然要依賴於水的蒸發，這就有很高的熱的花費。因此，將多餘的水吸出將會形成熱泵，這會降低隔熱效率，導致較高能量花費。
薄膜厚度對水汽緩凝裝置的性能是一個重要參數。金屬箔水汽緩凝裝置的通常厚度為0.35mil。當金屬做成薄層時，金屬中的雜質將導致形成針孔。針孔是能使溼氣通過金屬箔水汽緩凝裝置的機理。溼氣是根據擴散機理通過聚合物的水汽緩凝裝置。增加聚合膜將減少水汽緩凝裝置的滲透性。這方面性能的改進應對滿足火焰擴散的工業要求如UL 723或ASTM E-84的希望進行平衡。作為替代的方法。可以用兩薄層或者雙金屬擠壓聚合膜來替代。
滲透率也與聚合材料有關。水汽障和水汽緩凝材料的滲透率是依據ASTM E96規程A來測量的。滲透率的測量單位是Perm。聚酯膜如DuPont，Circleville，Ohio生產的MELINEX 339可優選用作水汽緩凝裝置。其它適用於水汽緩凝裝置的材料包括Formosa，Plastics生產的聚丙烯、聚乙烯、尼龍、聚酯薄膜如Mylar、聚碳酸酯聚合物(SARAN)、任何組成共聚物的薄膜、和可能含有如聚酯(增加剛度)的雙擠壓產品。
隔熱裝置的連續製造(未描述)可以作為隔熱材料製造過程的一部分來進行。隔熱材料用一連續擠壓過程來生產。隔熱材料柱體由擠壓頭擠出並被切縫，然後切成預定的長度。在連續製造過程中水汽緩凝材料和芯繩由滾筒連續往擠壓方向送進，導輪將保證水汽緩凝材料和芯繩正確地繞在擠壓出的隔熱材料柱體上。在將隔熱材料切為蛤鬥狀後芯繩摺成一個環並用如熱密封器來形成接縫。還安放了一個葉片將芯繩推入蛤鬥開口，最後將隔熱材料切成預定的長度。
要了解，前面的說明和此處示出的具體實施例僅僅是作為本發明以及所含的原理的最佳模式來說明，本專業技術人員可以容易地對設備和方法作出修改與補充而不離開本發明的精神和範圍，因此這也要被理解為限制在所附的權利要求的範圍內。
權利要求
1. 一個隔熱系統，它含有一管形的隔熱層(4)，隔熱層有一內周界和一外周界，其中有一縱向的切縫(16)以允許將一管道裝入隔熱層的內周界內；芯繩(8)分布在隔熱層的內周界並穿過切縫延伸到隔熱層的外周界；在隔熱層的外周界有一水汽緩凝裝置，它含有一舌片(30)，該舌片從切縫的一邊(18)開始伸過切縫並可與切縫的第二條邊(28)上的水汽緩凝裝置相連。
2. 按照權利要求1的隔熱系統，其中舌片(30)還包含許多孔(14)，孔的尺寸足以允許水汽從芯繩材料蒸發，其蒸發速度等於或大於允許水汽進入凝集成水的速度。
3. 按照權利要求2的隔熱系統，舌片(30)是由微孔材料構成。
4. 按照權利要求1的隔熱系統，其中的孔(14)的開口面積至少為每線性英寸管道1in2(6.5cm2)。
5. 按照權利要求1的隔熱系統，其中的孔(14)的開口面積至少為每線性英寸管道1.5in2(9.7cm2)。
6. 按照權利要求1的隔熱系統，其中的水汽緩凝裝置(10)由切縫的第一條邊(18)伸到切縫的第二條邊(28)並包過隔熱層(4)，包括一舌片(30)，在切縫的第一條邊與水汽緩凝裝置連接並延伸到切縫的第二條邊並可以與水汽緩凝裝置在切縫的第二條邊連接。
7. 按照權利要求6的隔熱系統，其中的水汽緩凝裝置(10)覆蓋管形隔熱層(4)的整個外周界。
8. 按照權利要求1的隔熱系統，其中水汽緩凝裝置(10)包含舌片(30)，它伸過切縫的第一條邊(18)，舌片與水汽緩凝裝置在切縫的第二條邊(28)相連形成管狀件。
9. 按照權利要求8的隔熱系統，還含有從舌片伸到切縫的第一條邊的水汽緩凝裝置(10)的延伸件(26)。。
10. 按照權利要求1的隔熱系統，還含有一在柱形層內並延伸過切縫(16)的芯繩材料(8)。
11. 按照權利要求10的隔熱系統，其中所說的芯繩材料(8)固定於水汽緩凝裝置(10)的外周界上。
12. 按照權利要求1的隔熱系統，其中芯繩材料(8)的用料是由一組有條紋的聚合物纖維中選取。
13. 按照權利要求12的隔熱系統，其中該材料是一用化學或熱粘結的纖維層。
14. 按照權利要求1的隔熱系統，其中所說的水汽緩凝裝置(10)是由聚酯薄膜、聚丙烯薄膜、聚乙烯尼龍、聚碳酸酯聚合物、聚偏二氯乙烯、聚乙二烯共聚物、組成共聚物的薄膜、雙擠壓產品，聚酯雙擠壓產品中選取。
15. 按照權利要求14的隔熱系統，其中水汽緩凝裝置(10)是一厚度在約3mil到5mil之間的聚酯薄膜。
16. 一個隔熱系統包括一管形的隔熱層(4)，在其中含有一縱向的切縫(16)以允許將管道(2)裝入所說的管形的隔熱層；一聚合物的水汽緩凝裝置(10)由所說的隔熱層內的切縫的第一條邊(18)伸到切縫的第二條邊(28)並包過隔熱層(4)，有一舌片(30)由切縫的第一條邊伸到切縫的第二條邊並可以與水汽緩凝裝置在切縫的第二條邊連接；以及一芯繩(8)分布在隔熱層的內周界並穿過切縫延伸到隔熱層的外周界。
17. 按照權利要求16的隔熱產品，其中芯繩材料(8)由切縫的第一條邊(20)延伸到切縫內部的第二條邊(22)。
18. 按照權利要求16的隔熱產品，其中芯繩材料(8)含有非編織的有條紋的聚合物纖維。
19.按照權利要求18的隔熱系統，其中條紋的聚合物是粘膠纖維。
全文摘要
公開了一具有優越性能的隔熱系統，它能將隔熱層保持在一乾燥而有效的條件下並將冷管道近旁凝集的水汽排走。隔熱系統的特點是有一芯繩材料(8)圍繞管道(2)並通過隔熱層(4)的切縫(16)。一水汽緩凝裝置(10)圍繞隔熱層的外周界。在接縫處，一個含有許多開口(14)能允許溼氣蒸發的舌片(30)延伸過切縫並與水汽緩凝裝置連接。水汽緩凝裝置能防止溼氣滲漏回到隔熱層材料內而具有良好性能。
文檔編號F16L59/02GK1401063SQ01803924
公開日2003年3月5日 申請日期2001年1月18日 優先權日2000年1月21日
發明者羅伊·E·謝弗, 馬諾·K·喬德裡 申請人:歐文斯科爾寧格公司