CN102639920B - 具有不同隔热值的柔性管道 - Google Patents

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Abstract

提供一种提供柔性管道的方法。这些方法包括以下步骤：提供内芯（12），该内芯具有圆筒形形状和外表面；提供具有恒定的未压缩厚度、纤维直径和密度的隔热层（22）；将该隔热层缠绕在该内芯的外表面周围，由此形成层状组件；从一组具有不同直径的外护套中选择外护套（16），所选择的外护套被设置为将该隔热层压缩至所需厚度以及将该层状组件插入所选择的外护套内，由此形成柔性管道。压缩后的隔热层的厚度提供所需的隔热值。包括在一组外护套中的外护套被配置为将该隔热层压缩成使多个柔性管道彼此具有不同的隔热值。

Description

具有不同隔热值的柔性管道
背景技术
柔性管道可被用于采暖、通风和空调系统以传递暖风或冷风。为了使能效最大化，柔性管道可以是隔热的。因此，柔性隔热制品（也被称为柔性管道介质）可用来使柔性管道隔热。
柔性管道通常包括至少一层纤维隔热体。纤维隔热层的厚度和密度是确定柔性管道隔热值（R值）的因素。较厚的纤维隔热层提供比较薄的纤维隔热层更大的隔热值。
可以使用具有不同厚度和密度的纤维隔热垫层制造常规的柔性管道。有利之处在于提供更有效的制造柔性管道的方法。
发明内容
根据本发明的实施例，提供一种提供柔性管道的方法。这些方法包括以下步骤：提供内芯，该内芯具有圆筒形形状和外表面；提供具有恒定的未压缩厚度、纤维直径和密度的隔热层；将该隔热层缠绕在该内芯的外表面周围，由此形成层状组件；从一组具有不同直径的外护套中选择外护套，所选择的外护套被设置为将该隔热层压缩到所需厚度；以及将该层状组件插入所选择的外护套中，由此形成柔性管道。经过压缩的隔热层厚度提供要求的隔热值。包括在所述一组外护套中的外护套被配置为将该隔热层压缩成使多个柔性管道彼此具有不同的隔热值。
根据本发明的实施例，还提供一种提供配置为不同隔热值的柔性管道的方法。这些方法包括以下步骤：提供内芯，该内芯具有圆筒形形状和外表面；提供具有恒定的未压缩厚度、纤维直径和密度的第一隔热层；提供具有恒定的未压缩厚度和密度的第二隔热层；将第一隔热层和第二隔热层缠绕在该内芯的外表面周围，由此形成层状组件；从一组具有不同直径的外护套中选择外护套，所选择的外护套被设置为将该隔热层压缩到所需厚度；以及将该层状组件插入所选择的外护套中，由此形成柔性管道。经过压缩的隔热层厚度提供所需的隔热值。被包括在所述一组外护套内的外护套被配置为将该隔热层压缩成使多个柔性管道彼此具有不同的隔热值。
根据本发明的实施例，还提供一种提供柔性管道的方法。这些方法包括以下步骤：用隔热层缠绕内芯，由此形成层状组件，该隔热层具有未压缩厚度、纤维直径和密度；用选自一组外护套中的外护套压缩该层状组件，由此形成柔性管道，所选择的外护套被设置为将该隔热层压至所需厚度，其中经过压缩的隔热层的厚度和密度提供所需的隔热值。其中可以使用隔热层和不同护套获得具有不同隔热值的柔性管道。
在结合附图进行阅读时，根据接下来对本发明的详细说明，本发明的各种优势对本领域普通技术人员来说是明了的。
附图说明
图1是根据本发明的柔性管道的正向剖视图。
图2是用来根据本发明的方法制造柔性管道的一部分设备局部剖面的示意性正视图。
图3是柔性管道第二实施例的正向剖视图，具有多于一层的经过压缩的纤维隔热体。
具体实施方式
现在必要时参考本发明的具体实施例来描述本发明。然而，本发明可以多种不同形式体现并且不会被看做限制为这里所述的实施例。而且，提供这些实施例以便该公开内容是详尽完整的，并且向本领域普通技术人员充分地表达本发明的范围。
除非另有陈述，所有表示尺寸大小的数字，例如长、宽、高和说明书及权利要求书中所用的尺寸等等，将被理解为可在一切情况下通过术语"大约"进行改变。因此，除非另有陈述，说明书和权利要求书中所述的数值属性是可以根据设法在本发明实施例中获得的所需属性变化的近似值。尽管描述本发明广义范围的数值范围和参数是近似值，特定示例中所述的数值尽可能准确地给出。然而，所有数值固有地包含一些必然由相应测量过程中出现的误差引起的误差。
根据本发明的实施例，提供一种用于制造柔性管道的改进方法和设备。在此使用的术语"柔性的"被限定为表示能够弯曲。在此使用的术语"柔性管道"被限定为表示任何一种被配置为传送气体的管道，其中至少一部分是柔性的。在此使用的术语"纤维隔热体"被限定为表示任何一种由纤维材料形成的隔热体。在此使用的术语"隔热值"或"R值"被限定为表示热阻的度量。
说明书和附图公开了一种改进方法，使柔性管道具有可被配置为不同隔热值的至少一层纤维隔热体。一般情况下，柔性管道包括内芯和围绕至少一层纤维隔热体的外护套。通过外护套压缩至少一层纤维隔热体直至获得所需厚度。纤维隔热层的所需厚度和密度提供所需的隔热值（也被称为"R"值）。通过这种方式将纤维隔热层压缩至不同厚度，纤维隔热体的垫层可被配置为提供具有不同隔热值的各种柔性管道。
现在参考附图，根据本发明的柔性管道在图1中总体上以附图标记10表示。柔性管道10被配置为用于采暖、通风和空调系统以传递暖风或冷风。柔性管道10具有内径ID。柔性管道10的内径ID可被配置为任一所需的直径。在所示实施例中，内径ID在大约3.0英寸到大约24.0英寸的范围内。然而，内径ID可小于大约3.0英寸或大于大约24.0英寸。柔性管道10包括内芯12、纤维隔热层14和外护套16。
再次参考图1，内芯12被配置为一些功能。首先，内芯12被配置为提供具有所需的横截面形状的结构。在所示实施例中，内芯12具有圆形的横截面形状。然而，内芯12可具有其他所需的横截面形状。
其次，内芯12被设置成为纤维隔热层14和外护套16提供支撑结构。也就是说，内芯12被设置为通过外护套16支撑纤维隔热层14的压缩而无需改变内芯12的横截面形状或内径ID。在所示实施例中，内芯12包括嵌入衬垫内的结构成型件（未示出）。该结构成型件是连续的螺旋状金属丝弹性件，其设置成使得金属丝弹性件中的各个线圈沿衬垫长度间隔开。然而，在其他实施例中，该结构成型件可具有足够为外护套16内的纤维隔热层14的压缩提供支撑结构的其他成型件。在另外的实施例中，内芯12可以没有结构成型件。该金属丝弹性件可以具有任何一种需要的横截面形状和任何一种需要的直径。
内芯12的衬垫被配置为使结构成型件保持为间隔开的构造，还被配置成为纤维隔热层14提供表面。在所示实施例中，衬垫是由聚合物材料制成的，例如非限制性示例的聚酯薄膜。然而，衬垫可由其他所需的材料制成。在所示实施例中，衬垫具有大约0.0005英寸到大约0.0030英寸范围内的厚度。在其它实施例中，衬垫可以具有小于大约0.0005英寸或大于大约0.0030英寸的厚度。选择性地，衬垫可包括所需的增强材料，例如玻璃丝。
再次参考图1，纤维隔热层14围绕内芯12。纤维隔热层14被配置为为柔性管道提供隔热。纤维隔热层可包括粘合剂。在一个实施例中，粘合剂可以是常用粘合剂，例如脲醛粘合剂。在其他实施例中，粘合剂可以是有机的或可再生生物粘合剂，例如非限制性示例的糖或淀粉。
纤维隔热层14具有厚度T1、密度和位于具有纤维直径（未示出）的纤维隔热体内的纤维。纤维的纤维直径的特点在于平均值和标准偏差。隔热体的厚度T1和密度的组合连同纤维的纤维直径一起确定了纤维隔热体14的隔热值。未通过理论界定，可以认为，对于典型地可用于商业化柔性管道介质的密度和纤维直径，隔热值随着隔热厚度的增大、隔热密度的增大以及平均纤维直径的减小和/或纤维直径标准偏差的减小而增大。本发明的柔性管道10有利地提供了对于固定纤维直径和层单位面积重量的纤维隔热体以及一层或多层的使用，可以获得多个隔热值（R）。多个隔热值（R）可包括当前商业上重要的三个值，4.2、6和8。参考接下来的示例进一步图示柔性管道10的多个隔热值。
示例
示例1
大纤维直径的隔热值
示例1图示出具有三个不同隔热值（R）的柔性管道，这些隔热值由一层或两层具有0.094psf的密度和5.6um平均纤维直径的纤维隔热体获得。示例1的隔热值（R）接下来图示在表1中。
表1
示例2
小纤维直径的隔热值
示例2图示出具有4.6um平均纤维直径的柔性管道可以提供示例1中获得的相同三个隔热值（R），仅由减小的隔热单位面积重量（0.082psf）和减小的厚度组成。示例2的隔热值（R）接下来图示在表2中。
表2
示例3
小纤维直径的隔热值
示例3图示出具有0.094psf单位面积重量和4.6um平均纤维直径组合的柔性管道可以相对于示例1和2以减小的厚度提供相同的三个隔热值（R）。另外，示例3图示出8.0的隔热值（R）可以相对于示例1和2以稍大的厚度由单纤维隔热体构成。示例3的隔热值（R）接下来图示在表3中。
表3
以这种方式，具有给定纤维直径和密度的纤维隔热层可被压缩至各种厚度，由此为柔性管道10的不同部分提供不同隔热值。虽然上面提供的示例给出4.2、6.0和8.0的R值，应当理解，柔性管道10的其他实施例可以具有产生其他所需R值的厚度、纤维直径和密度的其它组合。
纤维隔热层14可由任何一种所需的纤维材料制成，例如非限制性实施例的玻璃丝。然而，可以使用其他需要的纤维材料，包括非限制性示例的石棉纤维和聚合物纤维。
再次参考图1，柔性管道10包括外护套16。外护套16出于一些目的进行配置。首先，外护套16被配置为将纤维隔热层14压缩至所需厚度T1。正如上所论述的，纤维隔热体的厚度T1决定纤维隔热层14的隔热值。其次，外护套16为柔性管道10提供基本上不受天气影响的外层。在所示实施例中，外护套16由具有在大约0.0007英寸到大约0.0014英寸范围内的厚度的聚合物材料制成，例如非限制性示例的聚酯。在其他实施例中，外护套16可由其他聚合物材料制成并且具有小于大约0.0007英寸或大于大约0.0014英寸的厚度。
选择性地，外护套16包括出于其他要求目的配置的其它材料或涂层。作为一个非限制性示例，外护套16可包括所需的增强材料，例如玻璃丝增强纤维或玻璃丝增强垫，该增强材料被配置成为柔性管道10提供强度和/或抗刺穿性。作为另一个非限制性示例，外护套16可包括出于热反射和光反射目的配置的箔基涂层。
虽然上面论述并图示于图1中的柔性管道10的实施例被描述为具有内芯12、纤维隔热层14和外护套16，应当理解的是，柔性管道的其他实施例可以包括其他层。在某些实施例中，其他层可包括使用麻棉织物作为柔性管道中的分隔层。麻棉织物可由任何一种需要的材料例如玻璃纤维制成。
现在参考图2，图示出用来制造根据本发明的柔性管道10的设备20。一般来说，图示的制造过程包括用纤维隔热层缠绕圆筒形内芯的外表面由此形成层状组件，然后将该层状组件插入外护套内，使得外护套将纤维隔热层压缩至所需厚度。内芯12、压缩的纤维隔热层14和外护套16结合以形成柔性管道10。
在制造过程的第一步中，提供纤维隔热体24的辊子22。在所示实施例中，辊子22包括具有单层和一百英尺长度的纤维隔热体。然而，辊子22可配有多层并以其他要求长度设置。在所示实施例中，该纤维隔热体24具有恒定的、大约2.125英寸的未压缩最小厚度TFI。在其它实施例中，该纤维隔热体24可具有恒定的、小于或大于大约2.125英寸的未压缩最小厚度TFI。
纤维隔热体24被设置为在导辊26上方展开、送进并基本平坦地位于工作台28上。导辊26被配置为引导纤维隔热体24。导辊26可以是任何一种要求的结构、机构、装置或其组合，包括足够引导纤维隔热体24的非限制性示例的辊子或滑槽。工作台28被配置为支撑纤维隔热体24和内芯12，以用于更进一步的下游制造过程。工作台28可以是任何一种需要的结构、机构、装置或其组合，包括足够支撑纤维隔热体24和内芯12用于更进一步的下游制造过程的非限制性示例的一系列辊子。
接下来，提供内芯12。在所示实施例中，内芯12具有预先形成的圆筒形形状并以25英尺长度进行设置。在其它实施例中，内芯12可以具有任何一种要求形状并可以大于或小于25英尺的长度进行设置。内芯12具有外表面30。内芯12沿箭头D1所示方向朝向成形靴34送进。内芯12可以通过任何一种需要的结构、机构、装置或其组合送进，包括非限制性实施例的机动运输机。
再次参考图2，纤维隔热层24和内芯12在工作台28上相连，使得内芯12设在纤维隔热层24的顶部上。在这个位置，纤维隔热层24的前缘32和内芯12的前缘33基本一致。
纤维隔热层24和内芯12的前缘32和33沿方向D1朝向成形靴34送进。
成形靴34包括圆筒形倾斜部分39、外框38和出口40。成形靴34被配置为执行一些制造功能。首先，当纤维隔热层24和内芯12的前缘32和33沿方向D1送进至成形靴34时，成形靴34的圆筒形倾斜部分39被配置为将纤维隔热层24缠绕在内芯12的外表面30周围，由此形成层状组件36。层状组件36形成为使得内芯12和纤维层24是同心的，使纤维层24处于内芯12外部。虽然图示实施例被描述为利用成形靴34形成层状组件36，应当理解的是，层状组件36由其他需要的结构、机构和装置形成。层状组件36具有前缘37。
当层状组件36的前缘37朝向成形靴34的出口40送进时，夹具42附接到层状组件36的前缘37。夹具42连接到致动器（未示出）。致动器被配置为沿箭头D2所示方向运动，由此沿箭头D3所示方向拉动夹具42和层状组件36。夹具42可以是足够附接于层状组件36的前缘37并由致动器拉动的任何一种要求的结构、机构或装置。致动器可以是任何一种要求的结构、机构、装置或其组合，包括配置为沿D3方向拉动夹具42和层状组件36的液压缸的非限制性示例。在所示实施例中，致动器沿D3方向以大约4英尺/秒到大约6英尺/秒范围内的速度拉动夹具42和层状组件36。然而，可以使用其他需要的速度。
再次参考图2，外护套16的第一开口端50在出口40处设在成形靴34的外框38上方。当层状组件36的前缘37离开成形靴34的出口40时，层状组件36被拉入外护套16内，使得层状组件36的前缘37被拉至外护套16的第二开口端52。在这个位置，外护套16围绕层状组件36，由此压缩纤维隔热体24并形成柔性管道10。正如上所论述的，外护套16压缩层状组件36直至获得纤维隔热体的所需厚度。纤维隔热层的所需厚度和密度产生所需的隔热值（R值）。因此，如图1所示，外护套16的外径ODJ选自一组具有不同外径并被配置为将纤维隔热层压缩至所需厚度的外护套。以这种方式，具有不同外径ODJ的外护套16部分提供纤维隔热体的不同压缩由此允许纤维隔热层形成多个具有不同隔热值的柔性管道。在所示实施例中，一组外护套16包括三个护套。三个护套16中的第一个被配置为将纤维隔热层压缩至提供4.2ft2·°F·h/Btu隔热值的厚度。三个护套16中的第二个被配置为将纤维隔热层压缩至提供6.0ft2·°F·h/Btu隔热值的厚度以及三个护套16中的第三个被配置为将纤维隔热层压缩至提供8.0ft2·°F·h/Btu隔热值的厚度。在其它实施例中，一组外护套16可以包括多于或少于三个护套16并且护套16可被配置为将纤维隔热层压缩至提供其他所需隔热值的厚度。以这种方式，因为不同管道直径和隔热值需要的不同柔性管道介质的数目可以减少，因此可以提高柔性管道介质的制造、存储和搬运效率。
再次参考图2，柔性管道10可通过切割机构60切成所需长度。切割机构可以是任何一种要求的结构、机构、装置或其组合。
选择性地，柔性管道10可沿纵向被压缩，以便于下游装卸和搬运。
虽然图2所述设备和方法图示出使用单层纤维隔热体形成柔性管道10，应当理解的是，在其他制造实施例中，柔性管道可包括多于一层的压缩纤维隔热材料。现在参考图3，柔性管道10图示为具有多于一层的压缩纤维隔热体。
柔性管道10包括内芯112、第一压缩纤维隔热层114，第二压缩隔热层115和外护套116。在所示实施例中，内芯112和外护套116与上面论述并图示于图1中的内芯12和外护套16相同或类似。
柔性管道10具有内径ID2、隔热厚度TI2和外护套直径ODJ2。在所示实施例中，内径ID2、隔热厚度TI2和外护套直径ODJ2与上面论述并图示于图1中的内径ID、隔热厚度TI和外护套直径ODJ相同或类似。
第一和第二压缩隔热层114和115组合形成隔热厚度TI2。在所示实施例中，第一和第二压缩隔热层114和115具有相同的厚度和密度。然而，在其它实施例中，第一和第二压缩隔热层114和115可以具有不同的厚度和不同的密度。
柔性管道110可由上面论述并图示于图2中的相同或类似设备和方法制造，除了层状组件是由内芯112、第一未压缩隔热层114和第二未压缩隔热层115的组合形成的。
除非另外限定，在此使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解相同的含义。在此说明书中所用术语仅仅是用来描述特定实施例而非意欲限制本发明。正如本发明说明书和所附权利要求书中所用的，单数形式"一"和"该"意欲同时包括复数形式，除非上下文另外清楚指示。
已经在某些实施例中描述了本发明的原理和工作方式。然而，应当注意到，本发明在不脱离其范围的情况下可以不同于具体图示和描述的方式被应用。

Claims (19)

1.一种提供柔性管道的方法，该方法包括以下步骤：
提供内芯，所述内芯具有圆筒形形状和外表面；
提供具有纤维直径、恒定的未压缩厚度和密度的隔热层；
将所述隔热层缠绕在所述内芯的外表面周围，由此形成层状组件；
从不同预定直径的一组外护套中选择外护套，所选择的外护套被配置为将所述隔热层压缩至所需厚度；以及
将所述层状组件插入所选择的外护套中，由此形成柔性管道；
其中，压缩后的隔热层的厚度提供所需的隔热值；
其中，被包括在所述一组外护套中的外护套被配置为将所述隔热层压缩成使多个柔性管道彼此具有不同的隔热值。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述内芯包括结构成型件和衬垫。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述结构成型件是螺旋状金属丝弹性件。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述衬垫是由聚合物薄膜制成的。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述压缩后的隔热层的密度、纤维直径和厚度足以用来为所述柔性管道提供4.2ft2·°F·h/Btu的隔热值。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述隔热层包括有机粘合剂。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所选择的外护套包括反射外涂层。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述层状组件是由成形靴形成的。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述层状组件通过夹具和致动器被插入所述外护套中。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述一组外护套包括三个护套。
11.如权利要求10所述的方法，其中，选自所述一组外护套的三个护套中的第一个护套被配置为将所述隔热层压缩至提供4.2ft2·°F·h/Btu的隔热值的厚度，三个护套中的第二个护套被配置为将所述隔热层压缩至提供6.0ft2·°F·h/Btu的隔热值的厚度并且三个护套中的第三个护套被配置为将所述隔热层压缩至提供8.0ft2·°F·h/Btu的隔热值的厚度。
12.一种提供配置为不同隔热值的柔性管道的方法，该方法包括以下步骤：
提供内芯，所述内芯具有圆筒形形状和外表面；
提供具有纤维直径、恒定的未压缩厚度和密度的第一隔热层；
提供具有纤维直径、恒定的未压缩厚度和密度的第二隔热层；
将所述第一隔热层和第二隔热层缠绕在所述内芯的外表面周围，由此形成层状组件；
从不同预定直径的一组外护套中选择外护套，所选择的外护套被配置为将所述隔热层压缩至所需厚度；以及
将所述层状组件插入所选择的外护套中，由此形成柔性管道；
其中，压缩后的隔热层的厚度提供所需的隔热值；
其中，被包括在所述一组外护套中的外护套被配置为将所述隔热层压缩成使多个柔性管道彼此具有不同的隔热值。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述内芯包括结构成型件和衬垫。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述结构成型件是螺旋状金属丝弹性件。
15.如权利要求13所述的方法，其中，所述衬垫是由聚合物薄膜制成的。
16.如权利要求12所述的方法，其中，压缩后的隔热材料的密度、纤维直径和厚度足以用于为柔性管道提供4.2ft2·°F·h/Btu的隔热值。
17.如权利要求12所述的方法，其中，所述层状组件通过夹具和致动器被插入所选择的外护套中。
18.如权利要求12所述的方法，其中，所述一组外护套包括三个护套。
19.如权利要求18所述的方法，其中，选自所述一组外护套的三个护套中的第一个护套被配置为将所述隔热层压缩至提供4.2ft2·°F·h/Btu的隔热值的厚度，三个护套中的第二个护套被配置为将所述隔热层压缩至提供6.0ft2·°F·h/Btu的隔热值的厚度，并且三个护套中的第三个护套被配置为将所述隔热层压缩至提供8.0ft2·°F·h/Btu的隔热值的厚度。
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