CN100557289C - 在间隙中引入绝热系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在至少所述间隙随后不得不经受高于100℃的温度的装置间隙(101；703)中插入一个绝热系统的方法，所述绝热系统包含至少一个绝热真空板(20；30)，所述真空板位于均匀聚合泡沫基体(602；607)中，而且通过设置一个柔性的纸板保护装置，该绝热系统不会被破坏，也不会失去其最初的绝热性。

Description

在间隙中引入绝热系统的方法
技术领域
本发明涉及一种在间隙(interspace)中引入绝热系统的方法。
技术背景
包含绝热系统的间隙有许多不同的应用。其中，有用于存储低温流体的杜瓦瓶，用于传输低温流体的管道，饮料分配机(其中，要求热绝热主要是为了把通常约为70℃的热饮部分与冷饮部分分开)，用于等温传输例如药、冷或者冻的食物的容器，冰箱和煮器(boiler)。
众所周知，在平常使用中，利用含有绝热材料的真空间隙来隔热，所述绝热材料例如是玻璃棉、硅胶、珠光体、以及特别是呈泡沫状的有机聚合物，例如开巢式(open cells)刚性聚氨酯。
为了提高绝热系统的性能，最好利用真空绝热板来帮助这些绝热材料提高绝热性能，所述真空绝热板在本领域(sector)中缩写为VIP。
已知的是，真空板由一个封套构成，封套中具有填充材料。
封套具有防止或尽可能多地减少大气气体进入绝热板的功能，以便保持一个与满足应用要求的热绝缘水平相适合的真空水平。为达到这一目的，封套由被称作“阻挡”片的薄片制成，其特征是气体的渗透性尽可能低，而且封套可以由单个元件构成，但更普遍的是呈多层结构。当其为多层结构时，其中一个元件层可以实现挡片效果，而其它层通常具有机械支持和保护阻挡层的功能。
当绝热板中形成有真空时，填充材料也具有隔开封套两相对面的功能。事实上，在绝热板抽空期间，由于外部大气压力和绝热板内部低压存在压力差，所以封套粘结到填充材料。填充材料可以是无机的，也可以是有机的，无机的如硅粉、玻璃纤维、气凝胶、硅藻土等，有机的如聚氨酯或聚苯乙酯的刚性泡沫，它们都是呈板状或粉状形式。总之，填充材料必须是多孔的或是不连续的，以便于气体可以从孔或空隙可以排出。
实际上，大气气体渗入绝热板中是不可避免的，所以大多数情况下这些绝热板也含有一种或多种吸气材料，这些吸气材料能够吸收渗入的气体，从而使板内的气压保持在设定值。优选的是，使用具有两种或者三种吸气材料的装置，该装置包括至少一个化学吸湿器和至少下列成分之一：过渡金属元素的氧化物(主要功能是吸收氢，一氧化碳和碳氢化合物)，基于钡和锂的合金(主要功能是吸收氮)。申请人在销售名为
Figure C0380365300061
均各种各样的这种类型的吸气装置，具体说来，其中，专利EP-B-769117公开的装置包括一个吸湿器和基于钡和锂的合金粉，而专利EP-B-757920公开的吸气装置包含一个吸湿件和一种过渡金属元素的氧化物，另外可以选择增加基于钡和锂的合金粉。
据发现，迄今为止，真空板特别是那些用塑料制成的真空板，在每个领域的利用在不断增长，其中，热绝热要求低于大约100℃的温度。
事实上，温度高于100℃后，板开始发生不可挽回的恶化，并释放不可忽视的气体量，因此不可能将板使用在所有那些应用中，而绝热系统的生产方法包括在一个加热步骤之前，将板引入间隙中，所述加热步骤是在超过100℃的温度下进行。
通常高温热处理是必需的，所以这种限制非常麻烦，因此对一个非常好的热绝热的需求变得十分紧迫。
必须在高于100℃的热处理之前进行组装的所有那些装置例如煮器的制造过程中，这种情况会不可避免地发生。
概略地说，它们由一个内部加热体构成，内部加热体被插入外部封套中，封套的端口由两块板子进行压制和封闭，所述封套应具有这样的尺寸，即，要使其能和内部体形成一个间隙，其中能够插入绝热材料，优选的是聚合泡沫。
迄今为止，煮器的生产方法总结如下：将煮器体引入外部封套中，用合适的板子封住端口，在熔炉中进行大约170℃的热处理，将其冷却到大约60℃，从适当的开口处在间隙中加入熔化聚合泡沫的前体，前体聚合，最后冷却至室温。
170℃的热处理是必要的，因为煮器的外部封套和顶部已经事先用粉末状涂料处理过，而所述涂料必须在熔炉中进行干燥，从而可以使涂层具有热阻和机械阻力的特征，特别是防刮擦性；一旦煮器结构组装完成后就进行这一处理，以减少生产时间和相关费用。
迄今为止，这种高温处理的需要妨碍了绝热真空板在煮器中的应用，因为在组装期间，板不可避免地要在封口之前插入煮器间隙中，因此也就是在高温加热前。
专利申请WO 01/51860公开了一种煮器，该煮器的间隙中有一个绝热系统，绝热系统由一定数量的绝热板构成，所述绝热板被浸在聚合泡沫中，但是上面提到的关于制造方法的问题并没有得到解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种至少所述间隙随后不得不经受高于100℃的温度的装置间隙中插入绝热系统的方法，所述绝热系统包含至少一个绝热真空板，所述真空板位于均匀聚合泡沫基体中，而该绝热系统不会被破坏，也不会失去其最初的绝热性。
通过在间隙中引入一个绝热系统的方法可以达到该目的，所述绝热系统包含至少一个真空绝热板，所述真空绝热板被浸在均匀聚合泡沫的基体中，所述的方法包括下面的步骤：在所述间隙中引入所述真空绝热板，通过放在所述间隙外部的热源在至少100℃的温度对间隙进行加热，在所述间隙的第一壁和第二壁之间的空余内部空间中填入熔化的聚合泡沫，冷却并凝固所述泡沫，其特征在于，在间隙外部在至少100℃的温度进行加热之前，进行下列的步骤：
-制备一个柔性的纸板保护装置，所述纸板保护装置包括至少一个相对于平均表面有缺口和凸出部的薄片；
-通过下面的方法在间隙中引入所述保护装置：所述保护装置至少被放在间隙的把所述间隙内部与所述间隙外部的热源分开的第一壁和绝热板的面对所述第一壁的表面之间，而且所述保护装置在所述空间中形成了含有空气的腔室。
附图说明
参考附图阅读下面的详细说明，本领域技术人员可以很清楚地了解到本发明的优点和特征，其中：
图1显示了含有基于聚合泡沫的填充物的间隙的剖视图，该间隙是用现有技术的方法而得到的；
图2显示了一个板的剖视图；
图3显示了一个圆筒形板；
图4和图5显示了间隙中的板的保护装置的两种可能的组合结构/位置；
图6示意性地显示了本发明的方法；
图7示意性地显示了使用本发明方法来组装煮器的不同步骤，以便在煮器的间隙中引入绝热系统。
具体实施方式
图1显示了一般装置的间隙101，该装置必须经受温度高于100℃的热处理。通常，在这种情况下，泡沫102在热处理后插入到间隙的第一壁103和第二壁104之间。这样做是可能的，因为间隙的第一壁103和第二壁104中至少一个，或上端105或下端106，设置有开口107，聚合泡沫的前体可以通过该开口被引入间隙，所述前体可以在均匀填充它的间隙中发生反应。一旦聚合泡沫前体填入间隙，开口就可以封闭，比如用小的不透气的盖子封闭。可以使用不同的聚合泡沫，优选的是聚氨酯聚合泡沫，它是由聚异氰酸(polyisocyanates)与多元醇之间的浓缩反应得到的。通常，在引入前体之前，要在大约60℃的温度对间隙进行加热，热源108在所述间隙的第一壁103外面，因此在聚合泡沫成形期间，聚合泡沫不断移动，从而均匀一致地填充真空，甚至在空隙很小或不规则的情况下。
图2显示了板20的剖面，该板可以应用到本发明方法中。板为平行六面体，包含一个封套201，封套中含有填充材料202，填充材料为无机物或聚合体，是不连续的或是多孔的并不重要。所述封套201可以由两块挡片构成，如图所示，挡片边缘通过热合方式连接起来，或者封套也可以仅仅由一块挡片构成，挡片自身折叠后密封起来。板可以通过简单的人工折叠操作或通过压制过程而形成为U型，甚至可以被封闭，如图3所示，从而得到中空圆筒30。
通过本发明的方法，一个或更多的板被插入到间隙内部，优选的是，板与间隙的至少一个壁接触，而剩余的间隙被均匀分布的聚合泡沫填充。
当板受到来自外部的临界加热时，为了防止板受到破坏而失去其功能，可以在根据所述间隙外部的热源来划分间隙内部空间的壁，和板的面向所述壁的表面，之间插入一个由纸板制成的装置，装置的形状和位置共同决定对板的保护作用。
实际上，所述装置在间隙中以下面的方式进行安装和放置：应保证在所述壁和所述板的表面之间存在气室，而且所述装置包含至少一块纸板薄片，该纸板薄片相对于平均(average)表面具有缺口和/或凸出部。
据发现，所述气室能够阻止来自间隙外的热源的热传递，因而超过100℃的热处理甚至30分钟左右对板是无害的。
图4显示了板的保护装置的可能组合形状/位置。这种情况下，板可以与第一壁103接触，而且通过在所述第一壁和板的面向所述第一壁的表面之间放置一个保护装置，所述第一壁103将间隙内部空间与间隙外部的热源108分开，这个保护装置由至少一块纸板薄片构成，而且与所述第一壁和所述表面接触，所述纸板薄片相对于平均表面具有缺口和/或凸出部。因为所述装置与所述板和所述第一壁互相接触，所以为了形成气室，只使用一块薄片400就足以，所述薄片400相对于平均表面具有缺口或凸出部，或同时具有切口和凸出部：图中显示了该薄片的一种可能的结构，它的横截面是被称作“波状”或“起皱”的正弦波。缺口401和凸出部402分别与间隙101的第一壁103和板403的表面相切，并且形成平行的空气管404。
为了简单起见，图4以波状薄片为例进行说明，但是很多其他的形状也适用于同样的用途。此外，要注意的是，具有缺口和/或凸出部的薄片是形成气室的充分必要条件，但是所述薄片应通过一个或更多的纸板薄片与壁和/或板表面接触，这些纸板薄片同前面的薄片一起构成一个多层保护装置。
优选的是，在保护装置被插入间隙之前，保护装置就与所述板接触。
图5中显示了板保护装置的另一种可能的组合形状/位置。在这种情况下，板在与第一壁103相对的位置上与间隙的第二壁104接触，所述第一壁103从间隙外的热源108(图中未示)直接吸收热量。保护装置可以被放置在所述空间内的任何位置，在这种情况中，保护装置也必须被插入板和间隙的壁之间的空间中，该壁将所述间隙的内部与间隙外部的热源分开。优选的是，保护装置与板的面向间隙内部的表面接触，因为这样可以事先制备“防护板”并在最终装置的制造期间通过单一操作将其插入间隙。因此保护装置500，覆盖在板面向间隙内部的表面501上，并和表面501一起形成保护气室502。此外，在这种情况下显示了由一个单一波形薄片构成的保护装置，但是也可以使用多层装置，所述多层装置具有例如，放置在波形板和板表面之间的一个平薄片，和/或放置在波形板上并朝向间隙内部的一个平薄片。
要注意的是，正如前面结合图2所进行的描述一样，板可以为不同的形状，而且如果保护装置不得不保护U形板，那么图4和图5所示的保护装置将不得不起作用，从而对板进行压制。
在多层保护装置的情况中，术语“平面”指的是在可能受到保护装置的压制前，能放置在相对于平均表面有缺口和/或凸出部的薄片上的薄片。
此外，要注意的是，板和间隙的壁之间的所述空间内部的纸板保护装置的存在是在高温加热步骤时对板进行保护的充分必要条件，所述壁将所述间隙的内部与间隙外的热源分开，但是，所述装置也可以包含一个薄片，该薄板相对于平均表面具有缺口和/或凸出部，它被放置在板和间隙的另一个壁之间的空间里，或者甚至完全覆盖所述板。
一旦板和它的保护装置被插入间隙中，优选的是，将板用所述装置覆盖，并插入这样得到的“防护板”，然后进行下面的步骤：热处理，冷却，在间隙中插入泡沫前体和前体构成物，最后冷却。
图6示意性地显示了步骤(a)-(d)，它们顺次构成了本发明的与附图4所述组合结构/位置有关的方法。板20先前应由保护装置400覆盖(6a)。这样获得的“防护板”被插入间隙101中，并且与第一壁103接触，而且在高于100℃的温度进行热处理(6b)，最后将所述装置冷却到50-60℃左右，并且将聚合泡沫601的前体通过开口600插入到间隙中(6c)。间隙中的前体聚合，形成了泡沫602，它占据了整个空余的间隙(6d)。
进入间隙的流体状前体和泡沫聚合物/网状物的压力进一步对着间隙的壁推动所述真空板，同时，引起纸板保护装置400被压扁，纸板保护装置很薄，以至于可以忽略它在间隙中的存在(6d)。
图7示意性地显示了本发明的方法是怎样应用到煮器的制造过程。煮器70的内部加热体701被插入到压制的外部封套702(7a)中，并且在所获得的间隙703中放置有板30，所述板上覆盖着保护装置704(7b)。要注意的是，如图5所示，板朝向内壁，但是，也可以如图4所示的一样进行放置，或者被放置在其它任何合适的位置上，只要板可以通过纸板保护装置而不受外部加热的影响就行。末端用合适的盖子封闭，并且为了干燥事先沉积在外部封套和顶部上的粉末状涂料，这样装配的煮器70被放入热源108(图1)中：通常这样的热处理在175℃时进行20分钟。然后可以将煮器冷却到60℃左右；在间隙中通过开口705，引入聚合物的前体706(7c)，它将在间隙的未被板(7d)占据的地方聚合形成均匀泡沫707；保护装置704在图7d中没有示出，因为其已被泡沫707压扁。

Claims (17)

1.一种在装置的间隙(101；703)中引入绝热系统的方法，所述绝热系统由至少一个真空绝热板(20；30)构成，所述真空绝热板被浸在均匀聚合泡沫的基体(602；707)中，该方法包括下面的步骤：在所述间隙中引入所述真空绝热板，通过放在所述间隙外部的热源在至少100℃的温度下对所述间隙进行加热，在所述间隙的一第一壁(103)和一第二壁(104)之间的空余内部空间填充熔化的聚合泡沫，冷却并凝固所述泡沫，其特征在于，在至少100℃的温度下对间隙进行加热之前，进行下列的步骤：
-提供一个柔性的纸板保护装置(400；500；704)，所述保护装置包含至少一个相对于平均表面具有缺口和/或凸出部的薄片；
-以下面的方法在间隙中引入所述保护装置：保护装置至少被放置在间隙的第一壁(103)与真空绝热板的面向所述第一壁的表面(403；501)之间的空间中，所述第一壁将所述间隙内部与所述间隙外部的热源分开，而且所述保护装置在所述空间中限定含有空气的腔室(404；502)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述绝热系统由单独一个真空绝热板构成，包含下面一系列连续的步骤：
-在间隙中引入所述单独一个真空绝热板；
-提供柔性的纸板保护装置，所述保护装置包含至少一个薄片，所述薄片相对于平均表面具有缺口和/或凸出部；
-以下面的方法在间隙中引入所述保护装置：保护装置至少被放置在间隙的第一壁与真空绝热板的面向所述壁的表面之间的空间中，所述第一壁将所述间隙内部与所述间隙外部的热源分开，而且所述保护装置在所述空间中限定了含有空气的腔室；
-在至少100℃的温度下加热所述间隙。
3.根据权利要求1所述的方法，包含下面一系列连续的步骤：
-提供柔性的纸板保护装置，所述保护装置包含至少一个薄片，所述薄片相对于平均表面具有缺口和/或凸出部；
-真空绝热板的至少一个表面覆盖有所述保护装置；
-在间隙中引入所述真空绝热板，所述真空绝热板的至少一个表面以下面的方法覆盖着所述保护装置：保护装置被放置在间隙的第一壁和真空绝热板的面向所述壁的表面之间的空间中，所述第一壁将所述间隙内部与所述间隙外部的热源分开，而且所述保护装置在所述空间中限定含有空气的腔室；
-在至少100℃的温度下加热所述间隙。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，真空绝热板的所述被覆盖表面与间隙的将所述间隙内部与间隙外部的热源分开的第一壁接触。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，保护装置由波状纸板薄片构成。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，保护装置通过在波状纸薄板上放置一个平的纸板薄片而构成。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，保护装置通过在波状纸板薄片的两个表面上均放置平的纸板薄片而构成。
8.根据权利要求3所述的方法，其中，真空绝热板上与被覆盖的一面相对的表面与间隙的第二壁(104)接触，该第二壁与将所述间隙内部和所述间隙外部的热源分开的该第一壁相对。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，保护装置由波状纸板薄片构成。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，保护装置通过在波状纸板薄片上放置平的纸板薄片而构成。
11.根据权利要求8的方法，其中，保护装置通过在波状纸板薄片的两个表面上均放置平的纸板薄片而构成。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，真空绝热板是平的。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，真空绝热板是U形的。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，真空绝热板具有中空圆筒的形状。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述装置为煮器(70)。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，聚合泡沫是聚氨酯泡沫。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述真空绝热板含有一个吸气装置。
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