Устройство для теплового экранирования высокотемпературных поверхностей

Авторы патента:

Карпова Ирина Евгеньевна (RU)

Андреев Александр Юрьевич (RU)

Леонов Владимир Анатольевич (RU)

Матвеенцев Антон Викторович (RU)

F16L59/08 - средства для предотвращения излучения, например с использованием металлической фольги

E04B1/80 - пластинчатой формы

Владельцы патента RU 2593329:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр") (RU)

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для экранирования потока инфракрасного (ИК) излучения от высокотемпературной поверхности к низкотемпературной или человеку. Устройство для теплового экранирования высокотемпературных поверхностей имеет многослойную конструкцию, состоящую из теплоизолирующей основы и теплоотражающего слоя. Основа выполнена из стеклопластика, в виде двух параллельных пластин, соединенных между собой ребрами жесткости в виде цилиндров, усеченных конусов или изогнутых полосок. Ребра жесткости изготовлены из того же материала, что и пластины, с образованием воздушной полости между ними. Теплоотражающий слой выполнен из фольги и приклеен к основе со стороны высокотемпературной поверхности. При использовании изобретения улучшаются теплоизолирующие свойства и снижается удельный вес устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для экранирования потока инфракрасного (ИК) излучения от высокотемпературной поверхности низкотемпературной или человеку.

Известен теплоизолирующий и вибропоглощающий листовой материал для снижения шума и вибрации промышленного и бытового оборудования (патент РФ «Теплоизолирующий и вибропоглощающий листовой материал» - прототип.

Теплоизолирующий и вибропоглощающий листовой материал представляет собой многослойную конструкцию, содержащую внутренний весовой слой (основу), выполненный из композиции на основе битума или каучука, наружный армирующий слой из фольги с одной стороны весового слоя и удаляемый покрывной слой, выполненный из бумаги или полимера, с другой стороны весового слоя

Прототип обладает хорошими вибропоглощающими свойствами и может применяться для теплоизоляции, снижения шума и вибрации панелей кузова транспортных средств, корпусов установок промышленной и бытовой техники.

Наряду с достоинствами прототип имеет ряд недостатков, к которым можно отнести:

- низкие теплоизолирующие свойства составных частей его конструкции;

- невозможность использования в качестве теплового экрана для экранирования высокотемпературных поверхностей от низкотемпературных;

- большой удельный вес;

- сложность в изготовлении;

- дороговизна изготовления.

Задачей предлагаемого технического решения - устройства для теплового экранирования высокотемпературных поверхностей - является значительное улучшение теплоизолирующих свойств и снижение удельного веса конструкции устройства, а также обеспечение возможности применения его в качестве теплового экрана, для экранирования высокотемпературных поверхностей от низкотемпературных.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство для теплового экранирования высокотемпературных поверхностей имеет многослойную конструкцию, состоящую из теплоизолирующей основы, выполненной из стеклопластика (который представляет собой армирующий материал в виде стеклотканей, пропитанных смолами) и теплоотражающего слоя, выполненного из рифленой фольги и приклеенного к основе со стороны высокотемпературной поверхности, причем основа выполнена в виде двух параллельных пластин, соединенных между собой ребрами жесткости в виде цилиндров, усеченных конусов или изогнутых полосок, изготовленных из того же материала, что и пластины, с образованием воздушной полости между ними.

В качестве примера реализации устройство может иметь следующие параметры: толщина теплоизолирующей основы из стеклоткани составляет 10÷30 мм; коэффициент теплопроводности стеклоткани составляет 0,06÷0,08 Вт/м°С, ее термическое сопротивление составляет 0,06÷0,28 м² К/Вт, удельный вес - 0,78÷1,68 кг/м²; толщина параллельных пластин ~0,5 мм каждая, а толщина ребер жесткости в виде цилиндров и усеченных конусов ~0,3÷1 мм; теплоотражающий слой выполнен из фольги толщиной 5÷50 мкм, имеющей коэффициент отражения излучения 0,2-0,6.

При эксплуатации предложенного устройства в качестве теплоизоляционного экрана его устанавливают на расстоянии 20÷30 см от экранируемой высокотемпературной поверхности.

Теплоизолирующая основа предлагаемого устройства имеет малый удельный вес при сравнительно высоких прочностных характеристиках. Прочность на сжатие такой конструкции составляет от 0,8 до 8,1 Н/мм²; прочность на сдвиг - от 0,1 до 1,8 Н/мм²; жесткость на изгибе - от 1,1 до 65 Нм².

Кроме хороших термических и механических свойств теплоизолирующая основа под действием окружающей среды устойчива к коррозии.

Примером некоррозионного материала, обладающего такими термическими и механическим свойствами, является трехмерная стеклоткань Parabeam 3D Glass Fabric, которая используется для быстрого и легкого изготовления «сэндвич»-конструкций. Такая стеклоткань доступна в диапазоне толщин от 10 до 30 мм.

При изготовлении требуемой конструкции, например, теплоизоляционного экрана, стеклоткани Parabeam 3D Glass Fabric придают необходимую форму и пропитывают смолой (полиэфирной, винилэфирной, эпоксидной или фенольной), после чего она отвердевает с образованием воздушного пространства между двумя параллельными пластинами стеклоткани, соединенными между собой прямыми или изогнутыми ребрами жесткости. Со стороны высокотемпературных поверхностей на стеклоткань приклеивают теплоотражающий слой рифленой фольги.

Тепловой поток, идущий от высокотемпературной поверхности, попадая на теплоотражающий слой рифленой фольги, частично отражается от нее (~50%);

прошедший тепловой поток попадает на теплоизолирующую основу («сэндвич» из композитного материала), где частично выносится воздухом в окружающую среду (~70%), а частично (~30%), пройдя теплоизолирующую основу, попадает на человека или низкотемпературную поверхность.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется Фиг. 1 и Фиг. 2.

На Фиг. 1 изображено расположение предлагаемого устройства при его использовании для теплового экранирования высокотемпературных поверхностей.

На Фиг. 2 изображена возможная структура теплоизолирующей основы.

Между высокотемпературным источником тепла 1 и человеком 2 или низкотемпературной поверхностью 3 устанавливают предлагаемое устройство в виде теплоизоляционного экрана 4, состоящего из теплоизолирующей основы 5, выполненной из композитного материала, и теплоотражающего слоя рифленой фольги 6.

Предлагаемое устройство позволит значительно снизить тепловой поток, идущий от высокотемпературных поверхностей к человеку или низкотемпературным поверхностям, что значительно улучшит условия пребывания человека вблизи мощных источников тепла, имеющих температуру поверхности до 300°C.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство просто и дешево в изготовлении, не подвержено коррозии, имеет небольшой вес (в 5 раз легче прототипа), мобильно.

Предлагаемое устройство теплового экранирования высокотемпературных поверхностей позволит быстро и надежно защитить человека от теплового излучения высокотемпературных поверхностей и значительно уменьшить долю воздействия теплового потока на низкотемпературные изделия, что выгодно отличает его от прототипа.

1. Устройство для теплового экранирования высокотемпературных поверхностей, имеющее многослойную конструкцию, состоящую из теплоизолирующей основы и теплоотражающего слоя, отличающееся тем, что основа выполнена из стеклопластика в виде двух параллельных пластин, соединенных между собой ребрами жесткости в виде цилиндров, усеченных конусов или изогнутых полосок, изготовленных из того же материала, что и пластины, с образованием воздушной полости между ними, а теплоотражающий слой выполнен из фольги и приклеен к основе со стороны высокотемпературной поверхности.

2. Устройство для теплового экранирования высокотемпературных поверхностей по п. 1, отличающееся тем, что теплоизолирующая основа имеет толщину 10÷30 мм и изготовлена из стеклопластика, состоящего из стеклоткани, пропитанной смолой, обладающей низким коэффициентом теплопроводности 0,06÷0,08 Вт/м°С и термическим сопротивлением 0,06÷0,28 м² К/Вт.

3. Устройство для теплового экранирования высокотемпературных поверхностей по п. 1, отличающееся тем, что теплоотражающий слой выполнен из рифленой фольги толщиной 5÷50 мкм, имеющей коэффициент отражения излучения 0,2-0,6.

Изобретение относится к области теплоизоляции и может быть использовано в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения. .

Высокотемпературная экранная теплоизоляция // 2262032

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для теплоизоляции, например, высокотемпературных аккумуляторных батарей, применяемых в космических установках.

Способ теплоизоляции трубопровода // 2219425

Изобретение относится к тепловой защите и может применяться в различных отраслях народного хозяйства для энергоресурсосбережения, преимущественно для трубопроводов подачи пара и горячей воды потребителям, а также в строительстве.

Кассета экрана секций теплосохраняющей установки рольганга полосового стана горячей прокатки и способ нанесения продольной прорези на трубах кассеты // 2207196

Изобретение относится к кассетам экрана секций теплосохраняющих установок, применяемых в черной металлургии на рольгангах широкополосовых станов горячей прокатки.

Гибкий теплоизоляционный материал (варианты) // 2194915

Изобретение относится к многослойным материалам и противопожарной теплотехнике и может быть использовано при изготовлении гибких многослойных теплоизоляционных металлизированных материалов рулонного типа, обеспечивающих отражение инфракрасного излучения, в частности, в средствах для борьбы с огнем и средствах, обеспечивающих тепловую защиту и теплоизоляцию.

Холодильник для пищевых продуктов // 2160878

Изобретение относится к холодильной технике, используемой для хранения пищевых продуктов, а именно к холодильникам, и может быть использовано при строительстве и реконструкции холодильников для пищевых продуктов.

Теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции // 2129686

Изобретение относится к теплотехнике. .

Теплоизоляционный экран рольганга полосового стана горячей прокатки // 1755973

Теплоизоляционный экран рольганга полосового стана горячей прокатки // 1519799

Изобретение относится к производству горячекатаных полос на широкополосных станах в черной металлургии. .

Многоэкранная теплоизоляция // 1465673

Изобретение относится к области теплоизолирования в машиностроении и энергетике . .

Системы настенной изоляции с опорой // 2588244

Изобретение относится к области строительства зданий, в частности к изготовлению изолированных металлических стенок для металлических зданий. Технический результат - снижение тепловых потерь в металлической стене.

Вакуумное теплоизоляционное изделие (варианты) // 2571834

Изобретения относятся к теплоизоляционным изделиям и могут быть использованы в качестве теплоизоляции вагонов, изотермических контейнеров, холодильников и другого оборудования.

Система изоляции стены, содержащая блоки с расположенными под углом сторонами // 2559237

Изобретение относится к области строительства зданий. Предложены стеновая система и способ изготовления таких стеновых систем.

Панель для дополнительной теплоизоляции стен // 2550711

Способ изготовления сэндвич-панелей (варианты) // 2537307

Изобретение относится к области автомобилестроения и строительства, в частности к изготовлению панелей типа «сэндвич», используемых в качестве звукоизоляции и теплоизоляции кузова или прицепа грузового автомобиля, а также при изготовлении строительных конструкций с целью защиты их от нежелательного теплообмена с окружающей средой.

Изолирующая фасонная деталь и способ ее изготовления // 2536953

Изобретение относится к изолирующей фасонной детали для теплоизоляции элементов строительных конструкций и способу ее изготовления. Деталь состоит из верхней части и нижней части.

Композит для теплоизолирующей панели // 2530885

Изобретение относится к изделию, представляющему собой теплоизолирующую панель, которая обеспечивает свойства теплового барьера. Изделие содержит: a.

Система и способ изготовления теплоизолятора // 2486321

Изобретение относится к системе и способу изготовления теплоизолятора и демонстрирует высокую отражательную способность и низкую излучательную способность при использовании отдельно или в качестве компонента в составе изолятора.

Панель для дополнительной теплоизоляции стен // 2466247

Изобретение относится к области разработки конструкций дополнительной теплоизоляции стен при строительстве и ремонте зданий. .

Панель для дополнительной теплоизоляции стен // 2464390

Панель для дополнительной теплоизоляции стен здания // 2600582

Изобретение относится к области разработки конструкций дополнительной теплоизоляции стен при строительстве и ремонте зданий, предназначенных для уменьшения поступления теплоты из помещения в толщу стены при установке теплоизоляционных панелей внутри помещения или для защиты стен от воздействия неблагоприятных атмосферных процессов при установке панелей с внешней стороны здания. Панель для дополнительной теплоизоляции стен содержит листы, образующие лицевую и тыльную плоскости панели с воздушной прослойкой между ними. Конструктивные элементы панели выполнены из материалов, не поддерживающих горение, имеющих низкую теплопроводность. Каждый из разграничителей выполнен в виде соединенных в единую конструктивную деталь по меньшей мере четырех ячеек, имеющих в центральной части канал для ввода крепежной детали. Ребра жесткости каждого из разграничителей утоплены в массу пластичного материала, из которого формируют лист, образующий тыльную плоскость панели. Листы панели конструктивно сгруппированы пакетами по восемь штук с жестким соединением между собой тыльной и лицевой плоскостями и девятым в центре. К лицевой поверхности присоединен вибратор с приводом и регулятором скорости перемещения, регулятор температуры, соединенный с датчиком температуры воздуха, расположенным внутри панели. Регулятор температуры включает блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители, блок нелинейной обратной связи, а регулятор скорости перемещения выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Крепежная деталь выполнена в виде стержня с двухсторонним резьбовым соединением. Внутри панели на лицевой плоскости листа свободного горизонтального перемещения расположен вибратор. На тыльной плоскости листов панели, конструктивно сгруппированных по восемь штук, выполнены криволинейные канавки с противоположным направлением касательной на каждой рядом расположенной паре листов панели. Регулятор скорости перемещения соединен с регулятором влажности, включающим датчик влажности, расположенный внутри панели. Регулятор влажности включает блоки задания и блок сравнения, электронный и магнитный усилители, блок нелинейной обратной связи. Магнитный усилитель связан с регулятором перемещения в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а датчик влажности соединен с блоком сравнения. При этом панель снабжена термоэлектрическим комплексом, включающим комплект дифференциальных термопар и привод вибратора в виде электродвигателя, энергетически соединенных между собой, причем «горячие» концы дифференциальных термопар расположены на внутренней поверхности лицевой плоскости панели, а «холодные» концы укреплены на ее внешней поверхности. Технический результат состоит в снижении энергозатрат при эксплуатации панели для дополнительной теплоизоляции, путем устранения подачи энергии из электрических сетей на электродвигатель привода вибратора и использовании в качестве источника энергии термо-ЭДС, вырабатываемую комплектом дифференциальных термопар, «горячие» и «холодные» концы которых расположены на внутренних и внешних поверхностях лицевой плоскости панели. 4 ил.