CN105736902B - 用于金属反射绝缘材料的内部热绝缘材料 - Google Patents

用于金属反射绝缘材料的内部热绝缘材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种预成型的绝缘层，具有金属箔平面网，所述金属箔平面网具有从所述网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起。每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，所述长度尺寸与宽度尺寸的比值限定为从1∶1至4∶1。在每个凸起周围都留有从约1/8”至约1/2”的均匀的间隔。

Description

用于金属反射绝缘材料的内部热绝缘材料
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年3月13日提交的编号为61/952,501的美国临时专利申请的优先权，通过参考将其全部内容并入本文并形成本文的一部分。
技术领域
本发明提供了用于形成金属反射绝缘结构的箔，并且更优选提供了具有多个相互间隔凸起的箔，所述凸起可以相互堆叠以形成多层箔结构，其表现出三种热交换模式中的每一种(传导、辐射和对流)，同时维持足够的弹性以围绕小直径物体弯曲。
背景技术
如在美国专利1,934,174中描述的，多层金属箔绝缘材料已经使用了多年。这样的金属箔绝缘材料典型地在用于反射热绝缘的高温应用中使用。在这些应用中，金属箔的层会被模压以在所述层之间提供隔离，并且堆叠的层被保护在容器或者由刚性盖中，以防止金属箔叠层被在任何部分压缩，这种压缩会降低叠层的热绝缘值。
美国专利4,251,598公开了具有多个层的反射绝缘面板，例如包封多个蜂窝状箔片的外面板。所述层由铝或不锈钢制得，并且在材料的整个长度上预成型有相互之间以直角延伸的三角形肋，并且在堆叠时形成截留空气以防止由于对流的热损失的闭孔。
美国专利5,011,743公开了多层金属箔绝缘材料，当多层金属箔的一部分被压缩以提供热沉区域的时候，其可以提供增强的热屏蔽性能，通过所述热沉区域，热量从叠层的绝缘部分收集并从热屏蔽消散。这样的多层金属箔热屏蔽由模压金属箔层的叠层通过压缩所述叠层的一部分以形成所期望的热沉区域而形成。所述层相互连接在一起或者钉在一起以防止所述层的分离。
美国专利5,763,857公开了具有金属箔绝缘护套的加热装置，所述护套包含气密腔室。
美国专利6,586,111公开了多层金属箔绝缘面板，具有通过非褶皱的、基本平坦的金属箔层的中间层隔离的至少两个褶皱金属层的层状结构。
美国专利公开2002/0098316A1公开了用于散热和消声的多层箔绝缘结构。在一种实施方式中，由0.050英寸厚的膨胀金属片料组成的保持层用于与其它箔层一起形成绝缘结构。在膨胀金属片中的孔允许通过声音和空气。
发明内容
本发明提供了预成型的绝缘层，具有金属箔平面网，所述金属箔平面网具有由所述网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起。每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，长度尺寸与宽度尺寸的比值限定为从1∶1至4∶1。在每个凸起周围都留有均匀的间隔，并且其为从约1/8”至约1/2”。
本发明提供了预成型的绝缘层，具有金属箔平面网，所述金属箔平面网具有由所述网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起。每个凸起具有两个臂，其在每个臂的中间部分交叉以在两个臂的第一部分之间形成第一锐角，在每个臂的第二部分之间形成第二钝角，第一锐角为65度至75度，并且第二钝角与第一锐角互补。每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，高度尺寸与宽度尺寸的比值为约3∶2。
本发明还提供了具有第一金属箔平面网的第一面板的绝缘面板，所述金属箔平面网具有由所述网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起。每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，长度尺寸与宽度尺寸的比值限定为从1∶1至4∶1。在每个凸起周围都留有均匀的间隔，并且其为从约1/8”至约1/2”。所述绝缘面板还具有堆叠在所述第一面板上方的第二面板，第二面板具有第二金属箔平面网，所述第二金属箔平面网具有由第二网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起。每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，长度尺寸和宽度尺寸的比值限定为从1∶1至4∶1。在每个凸起周围都留有均匀的间隔，并且其为从约1/8”至约1/2”。
本发明还提供了具有多个层的绝缘面板，所述层相互堆叠在一起，外围部分被对齐，并具有交替的奇数层和偶数层。具有金属箔平面网的每个层具有由所述网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起。每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，长度尺寸与宽度尺寸的比值限定为从1∶1至4∶1。在每个凸起周围都留有均匀的间隔，并且其为从约1/8”至约1/2”。奇数面板的长度尺寸沿着第一方向延伸，而偶数面板的长度尺寸沿着第二方向延伸，所述第二方向与第一方向呈90°。
本发明还提供了具有多个纹理层的绝缘面板，所述纹理层相互堆叠在一起，外围部分被对齐，并具有交替的奇数层和偶数层。具有金属箔平面网的每个层具有由所述网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起。每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，长度尺寸与宽度尺寸的比值限定为从1∶1至4∶1。在每个凸起周围都留有均匀的间隔，并且其为从约1/8”至约1/2”。奇数面板的长度尺寸沿着第一方向延伸，并且偶数面板的长度尺寸沿着第二方向延伸，所述第二方向与第一方向呈90°。该面板进一步具有约22标准尺度厚的内部不锈钢薄层材料，形成保护箔叠层免受刺穿和挤压损害的内壁。一对端盖包封覆盖层和叠层的相对末端，从而以单独层被此表面接触而维持该结构，并防止一个层相对于另一个层的相对移动。
附图说明
图1为具有端盖的热绝缘面板的透视图；
图2为预成型以提供多个间隔凸起的箔层的透视图；
图3A为图2的箔层的部分A的放大图；
图3B为图3A的单个凸起的平面图；
图4为图2的凸起的侧视图；
图5为具有台阶横截切面的箔层叠层的等距视图；
图6为示出在两个相邻箔层之间的材料接触点的图像的平面图；
图7为箔叠层从第一方向的侧视图；并且
图8为如在图7中所示的相同叠层的侧视图，但是是从与第一方向呈45°的第二方向观察的。
具体实施方式
虽然本发明易受许多不同形式的实施方式的影响，但是在附图中示出并将在本文中详细描述的是它的特定实施方式，应当理解的是，本公开应被认为是本发明原理的示例性描述，并不意图将本发明限定至所描述的特定实施方式。
图1示出了热绝缘面板结构10，具有在相对的端盖14之间延伸的绝缘叠层12。绝缘叠层12具有相互堆叠在一起的多个箔层16，它们的末端对齐，容纳在端盖的通道内，以维持相邻箔层之间的彼此表面接触，并防止所述层的相对移动。面板结构10在横截面维度上是弓形的，具有半径R，用于与例如管道的类似形状的物体相一致。面板结构还可以具有在端盖之间延伸并包封绝缘叠层的一个盖板(未示出)或者两个盖板。
图2示出具有平面材料网18的单独箔层16，多个通常呈X形的凸起20通过例如模压的方法而变形或压印。凸起20在层16的整个尺寸上相互间隔以在其间形成气穴(airpockets)22，并具有两个臂24，在每个臂的中间部分相互交叉。
图3A、B示出每个凸起20具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸。凸起的纵横比通过外部矩形边界区域25限定，其具有长度尺寸26和宽度尺寸28，比值为从1∶1至4∶1，并且最优先的比值为3∶2。在外部边界区域25内，在每个凸起周围都留有均匀间隔30。均匀间隔典型地为1/8”至1/2”，并且最优选为1/8”。在每个凸起20周围的均匀间隔30允许每个单独的凸起终止于基材箔片，由此形成单独的气穴22。多个单独气穴在给定箔片上的存在抑制了箔层之间的对流，并改善了系统的热绝缘特性。由于其提供平坦的表面区域来允许包含一系列凸起的更大箔片的弯曲，每个凸起周围的均匀间隔30还可用于其它的目的。如果每个凸起周围的均匀间隔并不存在，那么所述凸起将一起连接成为单个均匀网格图案。均匀间隔允许箔片容易地关于半径弯曲。为了容易地围绕管道系统、管线和具有弯曲部分的设备部件安装箔片，易于弯曲箔片的能力是关键的。X形凸起的精确尺寸可以不同于目前设计的2”×3”的实施方式。降低外部矩形边界区域25的总体尺寸将降低包含一系列凸起的箔片可以弯曲的最小弯曲半径。与降低外部矩形边界区域25的总体尺寸相关的负面影响在于，与用一系列具有更大矩形边界区域的凸起形成箔片所需要的坯体尺寸相比，需要更大的坯体(更多的材料)来形成由一系列凸起组成的箔片。为了弯曲并拉伸所述材料越过由更小的X形图案形成的额外的峰和谷，需要更多的材料，所述更小的X形图案是使用更小的外部矩形边界区域的副产物。
每个X形凸起的几何构型均由矩形内部边界区域33限定，其通过均匀间隔30而与外部矩形边界区域25偏移。所述X形由两个中心线35来界定，其呈对角线延伸以连接内部边界区域33的相对角。中心线在它们各自的中点36相互交叉35以形成锐角和与所述锐角互补的钝角。锐角α为约65度至75度，并且最优选为约65度。每个臂24的均匀宽度典型地为1/8”至3/4”，优选约0.4”。限定X形的内部腿部的线与在其间延伸的中心线平行。所述X形被进一步限定以使得与内部矩形边界区域交叉的角线部分37的长度均为等长的。
图4示出每个凸起的高度尺寸32，其为约0.10英寸至约0.75英寸，更优选为约0.20英寸至约0.50英寸，甚至更优选为约0.25英寸至约0.35英寸，并且最优选为约0.33英寸。在本发明的优选形式中，材料网18的厚度为约0.0015英寸至约0.010英寸，并且更优选为约0.0020英寸。凸起的每个臂具有底部40、面部42、过渡部分44和顶部46。凸起的最远端具有第一端板50、第二端板52以及连接所述第一和第二端板的柱54。从底部40至过渡部分44，所述臂的面部42向上和向内逐渐变细以形成比底部更窄的顶部，并且角度与铅垂线呈0度至约45度，并且最优选约20°。可预期的是，面部42、过渡部分44和顶部可以使用平面壁或者沿着它们的长度部分通常呈圆形的壁来替换，其并不会背离本发明的范围。
第一和第二端板50、52以与沿着臂的中心延伸的水平轴呈一定角度径向向内相互朝向地逐渐变细，所述角度为大小相等的，但是位于轴的相对侧。由此，所述臂的最末端具有逐渐变细的末端部分，其具有比所述臂的中间部分更小的宽度。第一和第二端板50、52和柱54具有外表面，从底部至过渡部分，所述臂以与竖直轴呈一定角度地向内逐渐变细，所述角度在与如上所述的用于面部42的相同角度范围内，但是并不必须与所述面部的角度相等。可预期的是，端板50、52和柱54可以使用圆形末端来代替，而并不会背离本发明的范围。
如在图3B和4中所最佳地示出的，在本发明的优选形式中，在每个相邻臂的最远端部分32之间的间隔60为从约0.125英寸至约0.50英寸，并更优选为从约0.22英寸至约0.28英寸，并且最优选为约0.25英寸。
图5示出七层结构箔层16的叠层80，每个层相对于另一个层例如旋转90°。虽然示出七层，但是应当理解的是，所述叠层可以具有2至10个纹理层，奇数层以X形凸起的长度尺寸沿着第一方向延伸，而偶数层以所述长度尺寸沿着第二方向延伸，所述第二方向与第一方向呈约90°。图6示出在相邻的箔层16之间的材料接触点82和气穴84。通过旋转所述层，如所示出的，接触面积被大的空穴84最小化。
图7示出沿着垂直于叠层80的边缘的线的端视图，显示出沿着穿过叠层的垂直线延伸的空气通道90。在奇数层和偶数层中的三个空气通道分别形成竖直柱92、94。类似地，七个空气通道在所有的层中对齐以形成竖直柱96。所述竖直柱允许叠层80弯曲以与管道和设备的轮廓相一致。图8示出旋转45°的叠层的侧视图，并且不存在空气通道。
X形图案用在相邻的凸起之间形成的气室84降低对流。热传导是通过使每个相邻的层旋转90度从而降低所述层之间的接触面积，由此减少所述层之间的传导，并降低相邻层之间嵌套的趋势而解决的。经过所述叠层的热辐射通过在凸起之间的大的平面区域22反射热量而被最小化。由此，每个热传递机制均通过单独的箔16和所述箔的叠层而解决。
虽然本发明描述了目前被认为是最实用和优选的实施方式，但是应当理解的是，本发明并不限于所公开的实施方式，而是意图覆盖包括在权利要求的精神和范围内的不同的改进和等效布置。在不背离权利要求中所限定的本发明的新颖性方面的情况下，可以做出本发明的改进和变形。所附的权利要求应当在广义上并以与本发明的精神和范围相一致的方式解释。

Claims (14)

1.一种预成型绝缘层，包含金属箔平面网，所述金属箔平面网具有由该金属箔平面网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起，所述凸起具有两个臂，所述臂在每个臂的中间部分相互交叉，每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，所述长度尺寸与宽度尺寸的比值限定为从1:1至4:1，在每个凸起周围都留有从约1/8”至约1/2”的均匀的间隔，每个臂具有端部，所述端部具有的宽度小于所述臂中间部分的宽度，其中，所述端部具有第一端板和第二端板，其相互朝向地由所述臂向内逐渐变细。
2.根据权利要求1所述的绝缘层，其中，每个臂具有底部、顶部以及连接所述底部和顶部的面部，所述臂的面部从底部至顶部向内逐渐变细以与竖直轴形成第一角，所述第一角为从约0度至约45度。
3.根据权利要求1所述的绝缘层，其中，所述第一端板具有从底部至顶部由所述臂向内逐渐变细的表面，并与竖直轴形成第二角，所述第二角为从约0度至约45度。
4.根据权利要求1所述的绝缘层，其中，在第一凸起上的一个臂的端部与在第二凸起上的第二臂之间的距离为从约0.125英寸至约0.5英寸。
5.一种预成型绝缘层，包含金属箔平面网，所述金属箔平面网具有由该金属箔平面网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起，每个凸起具有两个臂，所述臂在每个臂的中间部分相互交叉以形成在每个臂的第一部分之间的第一锐角、在每个臂的第二部分之间的第二钝角，所述第一锐角为65度至75度，并且所述第二钝角与所述第一锐角互补，每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，所述长度尺寸与宽度尺寸的比值为约3:2，每个臂具有端部，所述端部具有的宽度小于所述臂中间部分的宽度，其中，所述端部具有第一端板和第二端板，其相互朝向地由所述臂向内逐渐变细。
6.一种绝缘面板，包含：
第一金属箔平面网的第一面板，具有由该第一金属箔平面网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起，所述凸起具有两个臂，所述臂在每个臂的中间部分相互交叉，每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，所述长度尺寸与宽度尺寸的比值限定为1:1至4:1，在每个凸起周围都留有从约1/8”至约1/2”的均匀的间隔，每个臂具有端部，所述端部具有的宽度小于所述臂中间部分的宽度，其中，所述端部具有第一端板和第二端板，其相互朝向地由所述臂向内逐渐变细；和
堆叠在第一面板上的第二面板，所述第二面板具有第二金属箔平面网，所述第二金属箔平面网具有由第二金属箔平面网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起，所述凸起具有两个臂，所述臂在每个臂的中间部分相互交叉，每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，所述长度尺寸与宽度尺寸的比值限定为从1:1至4:1，在每个凸起周围都留有从约1/8”至约1/2”的均匀的间隔，每个臂具有端部，所述端部具有的宽度小于所述臂中间部分的宽度。
7.一种绝缘面板，包含：
多个纹理层，所述纹理层以外围部分被对齐而相互堆叠在一起，以形成具有交替的奇数层和偶数层的层状结构，具有金属箔平面网的每个层具有由所述金属箔平面网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起，所述凸起具有两个臂，所述臂在每个臂的中间部分相互交叉，每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，所述长度尺寸与宽度尺寸的比值限定为1:1至4:1，在每个凸起周围都留有从约1/8”至约1/2”的均匀的间隔，每个臂具有端部，所述端部具有的宽度小于所述臂中间部分的宽度，其中，所述端部具有第一端板和第二端板，其相互朝向地由所述臂向内逐渐变细，所述奇数层的长度尺寸沿着第一方向延伸，而所述偶数层的长度尺寸沿着第二方向延伸，所述第二方向与第一方向呈90°，其中，所述多个层为从2层至10层。
8.根据权利要求7所述的绝缘面板，其中，每个臂具有底部、顶部以及连接所述底部和顶部的面部，所述面部从所述底部至顶部由所述臂向内逐渐变细，从而与竖直轴形成第一角，所述第一角为从约0度至约45度。
9.根据权利要求8所述的绝缘面板，其中，所述第一端板具有从所述底部至顶部由所述臂向内逐渐变细的表面，并与竖直轴形成第二角，所述第二角为从约0度至约45度。
10.根据权利要求7所述的绝缘面板，其中，每个所述臂具有端部，并且在第一凸起上的一个臂的端部和在第二凸起上的第二臂之间的距离为从约0.125英寸至约0.5英寸。
11.一种绝缘面板，包含：
多个纹理层，所述纹理层以外围部分被对齐相互堆叠在一起，并具有交替的奇数层和偶数层，具有金属箔平面网的每个层具有由所述金属箔平面网变形的多个相互间隔的大致呈X形的凸起，所述凸起具有两个臂，所述臂在每个臂的中间部分相互交叉，每个凸起具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，所述长度尺寸与宽度尺寸的比值限定为从1:1至4:1，在每个凸起周围都留有从约1/8”至约1/2”的均匀的间隔，每个臂具有端部，所述端部具有的宽度小于所述臂中间部分的宽度，其中，所述端部具有第一端板和第二端板，其相互朝向地由所述臂向内逐渐变细，所述奇数层的长度尺寸沿着第一方向延伸，而所述偶数层的长度尺寸沿着第二方向延伸，所述第二方向与第一方向呈90°；
置于所述纹理层的叠层上方的第一覆盖箔层，并具有与所述叠层对齐的外周边缘；并且
一对端盖，其包封所述覆盖层和所述纹理层的叠层的相对末端，以维持单独层相互之间的表面接触，并防止一个层相对于另一个层的相对移动。
12.根据权利要求11所述的绝缘面板，在所述叠层的底部上还包含第二覆盖箔，从而在所述第一和第二覆盖箔之间包封多个纹理层。
13.根据权利要求11所述的绝缘面板，在横截面维度上具有弓形轮廓。
14.根据权利要求11所述的绝缘面板，其中，每个臂具有底部、顶部以及连接所述底部和顶部的面部，所述面部从底部至顶部由所述臂向内逐渐变细，以与竖直轴形成角，所述角为从约0度至约45度。
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