CN1076459C - 热反射套管 - Google Patents

Abstract

一种隔热套管，用于对如废气再循环装置等管状热源进行隔热。该套管包括编织的金属丝隔离层(12)和至少一个金属箔层(13)，该金属箔层(13)通过编织的金属丝层(12)与热源隔开。图示的一种套管形式包括一个内部的编织不锈钢丝层(12)、一个面向热源(10)的金属箔层(13)、一个层压在该金属箔层(13)外侧上的耐高温纸(N)(如石棉)、第二不锈钢丝隔离层(16)和一个涂层(17)，该涂层(17)用于吸收振动并粘着玻璃纤维的外编结层(18)。在要求更高性能的情况下设置一些附加层，其中包括一附加的编织金属丝隔离层。

Description

热反射套管

发明领域

本发明涉及包括一个热反射部件的套管制品，更具体地说，涉及用于隔离一个高温热源如一种汽车废气再循环管的套管制品。

发明背景

人们已作出各种努力，以便提供成本较低、重量较轻的隔离套管，用于隔离如废气再循环管等高热发生部件。在现代汽车中，这些装置的最接近形式利用范围从超过1000°F到约1800°F的入口气体温度操作。这些装置产生相当大的热量，这些热量使坐在乘客间内的乘客不舒适，并且可能损坏附近的各机械部件、地板覆盖材料等，而且如果汽车在干草上时保持空转，甚至会造成着火。

在涉及这些温度时存在一个问题，因为目前能买到的隔热材料不能承受可能经常遇到的高温。最好也不过是它们易于比较快速地降低温度。在上述温度范围的高温端，一些材料如玻璃纤维隔热材料将熔化。目前，还没有发现价格合理、成本低的替代品对这种应用十分令人满意。

尽管各种套管具有在热源和隔热材料之间提供气隙的装置，这些套管已有效地用于许多应用，但到目前为止，对供现代高性能汽车所用的高温装置的低成本隔热套管的需要仍然不能令人满意。

发明概述和目的

按照本发明，提供一种隔热套管制品，该隔热套管制品包括一个由重量轻的金属网制成的内部管状隔离层，该隔离层一般与发热元件的外表面相贴合。本发明提供一层具有反射面的金属箔，该层金属箔通过金属网层与发热部件间隔开。最好是，该反射层被如石棉层等具有低热导率的板状耐火材料层或类似的纸类板状矿物材料围绕，理想的是具有至少一层以上的金属网层来围绕该低热导率层，以便提供一个补充气隙并在烧尽任何粘合剂后将耐火材料层固定在合适位置。按照本发明形成的一种制品，理想的是具有一层施加到最外层金属网上的硅酮树脂，以便将其内层粘着到玻璃纤维纱外覆盖层上。硅酮树脂层具有另一些优点：消除了端部擦伤，防止各内层磨损覆盖层，并且重要的是起吸收振动能的作用。

在实施本发明时，内部金属网隔离层最好是编织的金属丝，并且该编织网层应充分张开以便将反射的金属箔面的大部分表面积暴露在热源下，同时保持该金属箔面不与装置的表面接触。由于金属网隔离层，所以主要的传热方式变成热辐射而不是热传导。

更具体地说，最好是在制造套管之前将比较脆的金属箔层层压到矿物棉纸层上。因为只是在组装过程中才需要在纸和金属箔之间粘合，所以在使用过程中可以烧掉的廉价粘结剂适用于此。一旦套管制品投入使用，则网状外层、硅酮树脂和隔热纱就作为用来使各内层保持在合适位置的主要装置。

对甚至更高性能的各种套管来说，理想的是加上附加的金属网层、金属箔层和石棉纸层，以便增加隔热效果。

由于考虑到上述情况，本发明的主要目的是提供用来隔离高温废气再循环产物的轻重量结构的高性能隔热套管。

如何达到本发明的上述和其它的目的将从下面本发明一个优选实施例的详细说明中变得显而易见。

附图简述

图1是按照本发明形成的第一种形式的套管制品的剖视图；

图2是本发明的另一种形式的套管制品的剖视图；

图3是在制造图1的套管时所用设备的示意图。

优选实施方案详述

参看图1，一个废气再循环装置总体以10示出，该废气再循环装置设有一个按照本发明制作的隔热套管11。套管11包括第一内支承层12，该内支承层12最好由金属网制成，该金属网由直径约0.006英寸的编织金属丝构成。该金属丝最好是不锈钢丝并且松散地编织，该不锈钢丝能有效地耐1800°F的管子温度。其它的金属丝材料也可应用，这取决于所遇到的温度条件，因为对该技术的那些普通专业人员来说，这是很明显的。最好是将金属丝编织成一种比较敞开的编织物，以便将尽可能减少与管子和金属箔层13的表面接触。在该优选实施例中，该编织金属丝层12具有约0.012英寸的总厚度。编织金属丝层12对厚度约0.001英寸的金属箔层13提供支承，该金属箔层具有一个面向发热部件的反射面。

如上所述，金属丝网层被编织成具有比较敞开的线迹，以便大部分金属箔表面暴露在热源之下，并保持不与其接触。该金属箔层被一纸层14包围，该纸层14主要由一种低热导率的材料如石棉或类似矿物基材料构成，并且最好是呈薄板状。其中矿物基材料为约2mm厚的石棉的耐高温纸是优选的并且容易买到，这样的耐高温纸由英国曼彻斯特的Tenmat(Tenmat of Manchester England)销售。方便的是，该金属箔层可以在用任何合适的柔性粘结剂在制造套管之前层压于石棉纸上。一旦粘结剂在组装期间达到其目的，它将被套管所处于的温度驱除。

最好是，该低热导率的薄板材料层再加上一个第二金属网层16。金属网层16构造成与层12相同，它由编织的不锈钢丝构成并且是敞开结构。该不锈钢丝最好具有约6密耳的直径，而该金属网层具有的总厚度约0.012英寸。第二金属网层16在粘合剂和胶粘剂被烧去之后将石棉固定在合适位置并提供一个额外的气隙，该气隙减少向外部各层的传热。图1中所示的套管还包括一层以17示出的硅酮树脂和最外面一层覆盖层18，该覆盖层18由编织或编结的隔热材料、如连续长丝低碱玻璃(E型玻璃)纱的三个端部构成，每根长丝细度为3608旦尼尔。硅酮树脂层17粘结内层并粘结到最外的覆盖层上，它进一步消除了覆盖层18中玻璃的端部磨损、用来防止套管的内层擦伤玻璃，并且重要的是吸收振动能。用于硅酮树脂层17的一种优选材料是美国的道化学公司(Dow Chemical)制造并且牌号为DOW LPS 590的产品。该编结的E型玻璃层提供一个额外的热屏障并且最好涂敷有一种高温涂层材料、如环氧树脂/硅酮树脂。所得到的套管的许多层一般具有约0.15英寸的厚度。

在产品制造中，参看图3，不锈钢丝网支承层12最好在圆筒形编织机19上编织。如此形成的网状管然后被放置在折纸机20上，该折纸机20包裹石棉纸层14，该石棉纸层14为具有金属箔界面的叠层，金属箔13在网状管上面向内。当该材料离开折纸机20时，它被运送经过一台编织头21，在这里将第二层不锈钢丝16编织在将其固定在合适位置的材料上。这样完成了芯管，该芯管被引到一台编结机22上，在这里它被运送经过一个十字头，该十字头正好在编结点的下面供给一层硅酮树脂。然后在套管的外面编结玻璃纤维覆盖层18，通过一个加热室23以固化硅酮树脂并烧除玻璃中的粘合剂。最好是，然后将该套管涂覆一种高温涂层，如标准涂层塔中的一种环氧树脂/硅酮树脂。

现在参看图2，它图示出套管的第二种形式，同时包括本发明的原理并具有三个编织金属丝隔离/支承层。在图2中，废气再循环管用标号30示意示出。该管具有安置于其上的一个套管31，该套管31包括一个最好是由不锈钢丝编织网制成的内支承层或隔离层32。最好是，该不锈钢丝具有约11密耳的直径，并且该层的总厚度约为0.022英寸。第二层包括一个厚度约为2mm的石棉纸层33，一个1密耳的铝箔层34已被层压在该层的外表面上。套管的下一层是以35标示的第二不锈钢编织网层，该编织网最好用具有约6密耳直径的钢丝制成，同时网的总厚度约为0.012英寸。随这层之外的是第二个2mm厚的石棉纸层36，它具有层压到其内表面上的1密耳的铝箔层37。该第二石棉纸层36被第三不锈钢丝编织网层38保持在合适位置，该编织网层38由直径约6密耳的的不锈钢丝制成。提供一个硅酮树脂涂层39和如第一实施例中所用的那种E型玻璃纱的编结的隔热材料外层作为覆盖层，正如以40标出的。该玻璃外覆盖层最好具有涂覆于其上的一种环氧树脂/硅酮树脂涂层。

与第一实施例相同，第一金属丝编织网支承层赋予套管一个坚固且耐久的芯，并减少了通过传导或对流的传热。纸层显著减少了传导传热、支承各金属箔并降低金属箔所暴露于其下的温度。两个金属箔层显著地减少了热辐射，内层发射较少的热，而外层反射热。接下来的矿物棉纸层起到进一步减少通过传导传热的作用。该实施例满足在再循环装置入口处气体温度为1800°F时的表面温度范围为250°F-300°F的要求。

在应用时，按照本发明制造的各种套管具有超过现有已知替代方式的显著的热优点。例如，一种编结的玻璃纤维套管具有高温树脂涂层，该套管由Bentley-Harris公司用商标THERMFLEX标出，将该玻璃纤维套管放置在一个入口气体温度为1400°F、气体流量为5英尺3/分(cfm)的内部流动热源上方。套管表面温度测得为642°F。一种其不同之处在于内部设置有一些交叉旋式隔离小球的类似产品将保持套管不与在套管表面产生约531°F温度的内部流动热源直接接触。还有一种象上面刚才所述的套管一样的套管，但具有四个内部翘曲的小球使该套管与产生表面温度约519°F的热源分离。本发明的第一实施例的套管在同样条件下测得具有表面温度约323°F。将第二实施例的套管放置在以相同条件下操作的内部流动热源上时，可得到与上面相同的结果。

Claims (18)

1.一种用于废气再循环装置或类似大致管状发热部件的隔热套管，所述套管包括：

一个内支承层，它由金属网材料制成，所述内支承层与上述发热部件相贴合

一个反射层，它由所述内支承层支承，该反射层是挠性的并具有一个面向所述发热部件的反射面；和

一个覆盖层，它由包围上述反射层的隔热材料制成。

2.一种按照权利要求1所述的套管，其特征在于所述内支承层包括一种交织的网状材料。

3.一种按照权利要求2所述的套管，其特征在于所述交织的网状材料是不锈钢丝。

4.一种按照权利要求3所述的套管，其特征在于所述交织编织的网状材料是不锈钢丝。

5.一种按照权利要求2所述的套管，其特征在于所述隔热材料层由玻璃纤维纱构成。

6.一种按照权利要求5所述的套管，其特征在于所述玻璃纤维纱是编结的。

7.一种按照权利要求5所述的套管，其特征在于所述玻璃纤维纱是编织的。

8.一种按照权利要求6所述的套管，其特征在于所述玻璃纤维纱是E型玻璃的。

9.一种按照权利要求1所述的套管，其特征在于所述反射层包括一种金属箔。

10.一种按照权利要求9所述的套管，其特征在于所述金属箔层是厚度约为0.001英寸的铝箔。

11.一种按照权利要求1所述的套管，还包括一个支承所述覆盖层的第二金属网层，所述反射层夹在所述内支承层和第二金属网层之间。

12.一种按照权利要求11所述的套管，还包括一层薄板石棉，它放置在所述反射层和金属网层之间。

13.一种按照权利要求12所述的套管，还包括一个硅酮层，它设置在所述第二金属网层和覆盖层之间。

14.一种按照权利要求8所述的套管，还包括一个第二金属网层，所述反射层包括一种金属箔并夹在所述内支承层和第二金属网层之间。

15.一种按照权利要求14所述的套管，还包括一层具有低热导率的材料，它被放置在所述反射层和第二金属网层之间。

16.一种按照权利要求15所述的套管，其特征在于所述金属箔层具有约0.001英寸的厚度；并且所述第一和第二金属网层包括编织的不锈钢丝，所述不锈钢丝具有约0.006英寸的直径。

17.一种按照权利要求15所述的套管，其特征在于该具有低热导率的材料是耐高温纸。

18.一种按照权利要求17所述的套管，其特征在于所述耐高温纸主要由石棉和一种粘合剂构成。

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