CN116146833A - 管道绝热件以及用于制造管道绝热件的方法和系统 - Google Patents

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CN116146833A CN202310189495.6A CN202310189495A CN116146833A CN 116146833 A CN116146833 A CN 116146833A CN 202310189495 A CN202310189495 A CN 202310189495A CN 116146833 A CN116146833 A CN 116146833A
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Owens Corning Intellectual Capital LLC
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Abstract

本申请公开了用于形成管道绝热件的方法和系统。所述管道绝热件具有的特性穿过它的厚度为非均质的。

Description

管道绝热件以及用于制造管道绝热件的方法和系统
本申请是名称为“管道绝热件以及用于制造管道绝热件的方法和系统”、国际申请日为2018年12月28日、国际申请号为PCT/US2018/067797、国家申请号为201880087716.6的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年12月29日提交的美国临时申请第62/611,578号的优先权和任何利益，所述美国临时申请的内容被通过引用全文并入本文中。
技术领域
总体发明构思涉及纤维管道绝热件，更特别地，涉及用于形成具有非均质特性的管道绝热件的方法和系统。
背景技术
如图1中所示，管道绝热件100通常由单一的绝热材料102(例如，玻璃纤维)形成为具有壁厚度104和内部腔106的细长的中空圆柱体。内部腔106限定管道绝热件100的内径108。管道绝热件100的内径108被选择成匹配待绝热的管道或管道状构件的外径。可选的外护套110被包裹在绝热材料102周围，并且除了别的作用之外，充当管道绝热件100的蒸汽屏障。外护套110还可以充当绝热材料102的美观的覆盖物。穿过绝热材料102和外护套110形成缝口112以有助于围绕管道放置管道绝热件100。为了进一步有助于管道绝热件100的安装，通常还可以在绝热材料102的与缝口112相对的侧上形成局部缝口114。所述局部缝口114通常不延伸穿过绝热材料102的整个厚度104(并且不破坏外护套110)。在围绕管道安装管道绝热件100之后，外护套110的一部分形成覆盖物116，覆盖物116在缝口112之上延伸(并且密封该缝口)。
通常，根据心轴缠绕(MW：mandrel winding)工艺或连续的模制管道(CMP：continuous molded pipe)工艺制造管道绝热件100。
在心轴缠绕(MW)工艺中，玻璃纤维“生皮(pelt)”被连续地进给至心轴并且被包裹在心轴周围以构建期望的厚度的管道绝热件。然后，管道绝热件与心轴一起移位至烘箱，在这里它被固化以形成管道绝热件。同时，使用另一个不同的心轴，以使得心轴缠绕工艺可以以伪连续的方式继续进行。
在连续的模制管道(CMP)工艺中，未固化的玻璃纤维“生皮”的连续的流被传递于输送机上。未固化的生皮具有的宽度大约对应于正在制造的管道绝热件的外周。然后，生皮被传递至围绕心轴拉动它的稀松布，所述稀松布与生皮相一致并且接着继续进入模具中。所述模具具有的外周对应于所述管道绝热件的外周，并且心轴尺寸对应于管道绝热件的内周。当所述绝热件处于所述模具中时，将热空气吹送通过所述绝热件以使粘结剂固化。连续的一段固化的管道绝热件从模具的后部中出来。然后，将所述连续的一段固化的管道绝热件沿着它的长度撕开(如上所述，这使最终用户能够将所述管道绝热件安装于管道之上)，之后将所述管道绝热件切割成3英尺长的段以形成成品管道绝热件。然后，通过输送机将完全形成的管道绝热部件传递至第二机器，所述第二机器施加护套材料以形成成品。在CMP工艺中，生产率由在模具中使粘结剂固化的能力决定(较厚的绝热件运行得较慢)。
在MW和CMP工艺中，生皮由玻璃纤维制成，所述玻璃纤维已经被收集于其上具有未固化的粘结剂的带上。通常通过旋转式纤维纺丝工艺现场生产玻璃纤维。生皮通常将具有大于1英寸的厚度以及大于0.04lb/ft2的面积重量。
对于用于形成管道绝热件的工艺，存在未满足的需求，其中可以穿过管道绝热件的厚度调节或以其它方式改变管道绝热件的特性。所提出的工艺优选地为连续的或伪连续的工艺。此外，由于所提出的工艺可以使用预先形成的玻璃纤维垫作为它的输入，所以避免与常规的生产方法相关联的各种问题，比如对在现场具有玻璃制造装置(例如，熔化器)的需求。通过消除对同位熔化器的需求，所提出的工艺减少对采购和存储用于制造玻璃纤维的原材料的需求，减少熔化器将生成的排放物，并且通过使所述工艺与通常为了提高效率而不停地运行(亦即，24/7(全天候运转))的熔化器分离而有助于所述工艺的起停操作。
发明内容
在本文中提出，提供一种用于形成管道绝热件的更有效的和/或更通用的工艺。
因此，总体发明构思涉及并且考虑用于生产管道绝热件的方法和系统，其中可以穿过所述管道绝热件的厚度调节或以其它方式改变所述管道绝热件的特性。
在某些示例性实施例中，总体发明构思涉及用于由预先形成的纤维绝热材料(例如，垫，毡，网，织造物，非织造物)形成管道绝热件的方法和系统。以这种方式，不需要管道制造工艺与输入纤维生产的同位，这提供许多优点。
根据一个示例性实施例，提供一种形成管道绝热件的方法。所述方法包括提供绝热材料供应；围绕心轴螺旋缠绕所述绝热材料的多个层直至获得期望的厚度；以及将能量施加至所述绝热材料的层以将所述绝热材料的层固定至彼此，其中所述绝热材料为预先形成的纤维绝热材料。任何合适的绝热纤维都可以被用于所述预先形成的纤维绝热材料中，比如玻璃纤维，矿棉纤维，聚合物纤维，陶瓷纤维，金属纤维等等。在某些示例性实施例中，当所述绝热材料处于所述心轴上时，将能量施加至所述层。
根据一个示例性实施例，提供一种形成管道绝热件的方法。所述方法包括提供绝热材料供应；围绕心轴螺旋缠绕所述绝热材料的多个层直至获得期望的厚度；以及将能量施加至所述绝热材料的层以将所述绝热材料的层固定至彼此，其中所述绝热材料为预先形成的玻璃纤维垫。在某些示例性实施例中，当所述绝热材料处于所述心轴上时，将能量施加至所述层。
根据一个示例性实施例，提供一种形成管道绝热件的方法。所述方法包括提供绝热材料供应；围绕心轴螺旋缠绕所述绝热材料的多个层直至获得期望的厚度；以及将能量施加至所述绝热材料的层以将所述绝热材料的层固定至彼此，其中所述绝热材料为预先形成的毡垫。在某些示例性实施例中，当所述绝热材料处于所述心轴上时，将能量施加至所述层。
根据一个示例性实施例，提供一种形成管道绝热件的方法。所述方法包括提供绝热材料供应；围绕心轴螺旋缠绕所述绝热材料的多个层直至获得期望的厚度；以及将能量施加至所述绝热材料的层以将所述绝热材料的层固定至彼此，其中所述绝热材料为预先形成的复合纤维垫。在某些示例性实施例中，当所述绝热材料处于所述心轴上时，将能量施加至所述层。
根据一个示例性实施例，提供一种形成管道绝热件的方法。所述方法包括提供绝热材料供应；围绕心轴螺旋缠绕所述绝热材料的多个层直至获得期望的厚度；以及将能量施加至所述绝热材料的层以将所述绝热材料的层固定至彼此，其中所述绝热材料为预先形成的织造织物。在某些示例性实施例中，当所述绝热材料处于所述心轴上时，将能量施加至所述层。
根据一个示例性实施例，提供一种形成管道绝热件的方法。所述方法包括提供绝热材料供应；围绕心轴螺旋缠绕所述绝热材料的多个层直至获得期望的厚度；以及将能量施加至所述绝热材料的层以将所述绝热材料的层固定至彼此，其中所述绝热材料为预先形成的非织造织物。在某些示例性实施例中，当所述绝热材料处于所述心轴上时，将能量施加至所述层。
根据一个示例性实施例，提供一种形成管道绝热件的方法。所述方法包括提供绝热材料供应；围绕心轴螺旋缠绕所述绝热材料的多个层直至获得期望的厚度；以及将能量施加至所述绝热材料的层以将所述绝热材料的层固定至彼此，其中所述绝热材料为预先形成的矿棉网。在某些示例性实施例中，当所述绝热材料处于所述心轴上时，将能量施加至所述层。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括在所述绝热材料的层被螺旋缠绕之前将粘结剂施加至所述绝热材料的层。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括在所述绝热材料的层被螺旋缠绕之前激活所述绝热材料的层中的粘结剂。
在某些示例性实施例中，所述绝热材料的期望的厚度在0.25英寸至6英寸的范围内。
在某些示例性实施例中，所述能量为热能。在某些示例性实施例中，在75℉至700℉的温度范围内将热能施加至所述绝热材料的层达2秒钟至10分钟的持续时间。
在某些示例性实施例中，在所述绝热材料的层被螺旋缠绕之前，没有粘结剂被施加至所述绝热材料的层。相反，在所述层被螺旋缠绕之前，使用机械能(例如，针刺)来成形所述绝热材料。
在某些示例性实施例中，在所述绝热材料的层被螺旋缠绕于所述心轴上时，将能量施加至所述绝热材料的层。
所述方法进一步包括从所述心轴移除螺旋缠绕于所述心轴上的绝热材料。在某些示例性实施例中，在所述绝热材料被从所述心轴移除之后，将热能施加至所述绝热材料的层。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括将所述管道绝热件切割成期望的长度。在某些示例性实施例中，所述长度在0.5英尺至12英尺的范围内。
在某些示例性实施例中，所述绝热材料供应包含所述预先形成的纤维绝热材料(例如，玻璃纤维垫)的多个卷，其中所述卷中的每一个对应于被螺旋缠绕于所述心轴上的绝热材料的层中的一个。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括在所述绝热材料的多个层中的至少一个层被螺旋缠绕于所述心轴上之前，处理所述绝热材料的所述至少一个层以修改所述绝热材料的该至少一个层的特性。在某些示例性实施例中，所述特性为所处理的层的颜色。在某些示例性实施例中，所述特性为所处理的层的相对于所述心轴的接近角。
在某些示例性实施例中，所述预先形成的纤维绝热材料为玻璃纤维垫，所述玻璃纤维垫具有小于0.5英寸的厚度。在某些示例性实施例中，所述玻璃纤维垫具有小于0.25英寸的厚度。在某些示例性实施例中，所述玻璃纤维垫具有小于0.08lb/ft2的面积重量。在某些示例性实施例中，所述玻璃纤维垫具有小于0.04lb/ft2的面积重量。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括沿着所述管道绝热件的整个长度穿过所述管道绝热件切割缝口。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括将外护套施加至所述管道绝热件。在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括在所述外护套上印刷与所述管道绝热件有关的信息。
在某些示例性实施例中，所述绝热材料的至少一个特性穿过所述管道绝热件的厚度变化。
根据一个示例性实施例，提供一种用于形成管道绝热件的系统。所述系统包括卷进给器，所述卷进给器用于进给预先形成的纤维绝热材料的多个卷；缠绕机，所述缠绕机用于围绕心轴螺旋缠绕所述绝热材料的多个层，所述层中的每一个对应于所述绝热材料的卷中的一个；以及加热器，所述加热器用于将热能施加至所述绝热材料的层，以将所述绝热材料的层固定至彼此。任何合适的绝热纤维都可以被用于所述预先形成的纤维绝热材料中，比如玻璃纤维，矿棉纤维，聚合物纤维，陶瓷纤维，金属纤维等等。在某些示例性实施例中，在所述纤维绝热材料处于所述心轴上时，将热能施加至所述层。
在某些示例性实施例中，所述预先形成的纤维绝热材料为玻璃纤维垫。
在某些示例性实施例中，所述预先形成的纤维绝热材料为毡垫。
在某些示例性实施例中，所述预先形成的纤维绝热材料为复合纤维垫。
在某些示例性实施例中，所述预先形成的纤维绝热材料为织造织物。
在某些示例性实施例中，所述预先形成的纤维绝热材料为非织造织物。
在某些示例性实施例中，所述预先形成的纤维绝热材料为矿棉网。
在某些示例性实施例中，所述系统进一步包括层处理站，其中所述层处理站在所述绝热材料的层被螺旋缠绕之前将粘结剂施加至所述绝热材料的层。
在某些示例性实施例中，所述系统进一步包括层处理站，其中所述层处理站在所述绝热材料的层被螺旋缠绕之前激活所述绝热材料的层中的粘结剂。
在某些示例性实施例中，所述系统进一步包括层处理站，其中所述层处理站改变所述层中的一个或多个层的相对于所述心轴的接近角(缠绕角)。
在某些示例性实施例中，所述系统进一步包括层处理站，其中所述层处理站在所述绝热材料的层中的至少一个层被螺旋缠绕于所述心轴上之前处理所述绝热材料的该至少一个层以修改所述至少一个层的特性。在某些示例性实施例中，所述特性为所处理的层的颜色。
在某些示例性实施例中，所述绝热材料的层被螺旋缠绕成在0.25英寸至6英寸的范围内的厚度。
在某些示例性实施例中，所述加热器为烘箱，所述管道绝热件穿过所述烘箱。
在某些示例性实施例中，在75℉至700℉的温度范围内将热能施加至所述绝热材料的层达2秒钟至10分钟的持续时间。
在某些示例性实施例中，在所述绝热材料的层被螺旋缠绕于所述心轴上时，所述加热器将热能施加至所述绝热材料的层。
在某些示例性实施例中，在所述绝热材料的层被从所述心轴移除之后，所述加热器将热能施加至所述绝热材料的层。
在某些示例性实施例中，所述系统进一步包括用于将所述管道绝热件切割成期望的长度的装置。在某些示例性实施例中，所述长度在0.5英尺至12英尺的范围内。
在某些示例性实施例中，所述预先形成的纤维绝热材料为纤维垫，所述纤维垫具有小于0.5英寸的厚度。在某些示例性实施例中，所述玻璃纤维垫具有小于0.25英寸的厚度。在某些示例性实施例中，所述玻璃纤维垫具有小于0.08lb/ft2的面积重量。在某些示例性实施例中，所述玻璃纤维垫具有小于0.04lb/ft2的面积重量。
在某些示例性实施例中，所述系统进一步包括用于沿着所述管道绝热件的整个长度穿过所述管道绝热件切割缝口的装置。
在某些示例性实施例中，所述系统进一步包括用于将外护套施加至所述管道绝热件的装置。
在某些示例性实施例中，所述绝热材料的至少一个特性穿过所述管道绝热件的厚度变化。
根据一个示例性实施例，提供一种形成管道绝热件的方法。所述方法包括提供第一绝热材料和第二绝热材料；围绕心轴缠绕所述第一绝热材料至少一次直至获得期望的厚度t1；围绕缠绕于所述心轴上的第一绝热材料缠绕所述第二绝热材料至少一次直至获得期望的厚度t2；以及将能量施加至所述第一绝热材料和所述第二绝热材料以形成具有t1+t2的厚度的管道绝热件，其中所述管道绝热件的在由所述厚度t1所限定的第一区域中的特性与所述管道绝热件的在由所述厚度t2所限定的第二区域中的特性不同。
在某些示例性实施例中，所述第一绝热材料和所述第二绝热材料中的至少一者由预先形成的玻璃纤维垫的多个层制成。在某些示例性实施例中，所述玻璃纤维垫具有小于0.5英寸的厚度。在某些示例性实施例中，所述玻璃纤维垫具有小于0.25英寸的厚度。在某些示例性实施例中，所述玻璃纤维垫具有小于0.08lb/ft2的面积重量。在某些示例性实施例中，所述玻璃纤维垫具有小于0.04lb/ft2的面积重量。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括将粘结剂施加至所述第一绝热材料和所述第二绝热材料中的至少一者。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括在所述第二绝热材料被缠绕之前激活所述第一绝热材料和所述第二绝热材料中的至少一者中的粘结剂。
在某些示例性实施例中，所述厚度t1在0.125英寸至5.75英寸的范围内。在某些示例性实施例中，所述厚度t2在0.125英寸至5.75英寸的范围内。
在某些示例性实施例中，所述能量为热能。在某些示例性实施例中，在75℉至700℉的温度范围内将热能施加至所述第一绝热材料和所述第二绝热材料达2秒钟至10分钟的持续时间。
在某些示例性实施例中，在所述第一绝热材料或所述第二绝热材料被螺旋缠绕之前，没有粘结剂被施加至所述第一绝热材料或所述第二绝热材料。相反，在缠绕之前，使用机械能(例如，针刺)来使所述第一绝热材料中的纤维和/或所述第二绝热材料中的纤维机械地缠结。
在某些示例性实施例中，在所述第二绝热材料被缠绕于所述第一绝热材料上时，将能量施加至所述第一绝热材料和所述第二绝热材料。
所述方法进一步包括从所述心轴移除所述管道绝热件。在某些示例性实施例中，在所述管道绝热件被从所述心轴移除之后，将能量施加至所述第一绝热材料和所述第二绝热材料中的至少一者。在某些示例性实施例中，在所述管道绝热件被从所述心轴移除之后，将能量施加至所述第一绝热材料和所述第二绝热材料。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括将所述管道绝热件切割成期望的长度。在某些示例性实施例中，所述长度在0.5英尺至12英尺的范围内。
在某些示例性实施例中，从第一卷供应所述第一绝热材料，并且从第二卷供应所述第二绝热材料。
在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的颜色。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的R值。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的密度。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的孔隙率。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的粘结剂成分。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的粘结剂含量(LOI)。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的机械特性(例如，模量，抗张强度)。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的耐温性。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的耐湿性。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括沿着所述管道绝热件的整个长度穿过所述管道绝热件切割缝口。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括将外护套施加至所述管道绝热件。在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括在所述外护套上印刷与所述管道绝热件有关的信息。
根据一个示例性实施例，提供一种形成管道绝热件的方法。所述方法包括提供绝热材料，所述绝热材料包括第一绝热材料层和第二绝热材料层；围绕心轴缠绕所述绝热材料至少一次直至获得期望的厚度t；将能量施加至所述绝热材料以形成所述管道绝热件，其中所述管道绝热件的在由所述第一绝热材料层所限定的一个或多个区域中的穿过所述厚度t的特性与所述管道绝热件的在由所述第二绝热材料层所限定的一个或多个区域中的穿过所述厚度t的特性不同。
在某些示例性实施例中，所述第一绝热材料层和所述第二绝热材料层中的至少一者由预先形成的玻璃纤维垫的多个层制成。在某些示例性实施例中，所述预先形成的玻璃纤维垫具有小于0.5英寸的厚度。在某些示例性实施例中，所述预先形成的玻璃纤维垫具有小于0.25英寸的厚度。在某些示例性实施例中，所述预先形成的玻璃纤维垫具有小于0.08lb/ft2的面积重量。在某些示例性实施例中，所述预先形成的玻璃纤维垫具有小于0.04lb/ft2的面积重量。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括将粘结剂施加至所述绝热材料。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括在所述绝热材料被缠绕之前激活所述绝热材料中的粘结剂。
在某些示例性实施例中，在所述绝热材料的层被螺旋缠绕之前，没有粘结剂被施加至所述绝热材料的层。相反，在所述绝热材料的层被螺旋缠绕之前，使用机械能(例如，针刺)来成形所述绝热材料。
在某些示例性实施例中，所述厚度t在0.125英寸至6英寸的范围内。
在某些示例性实施例中，所述能量为热能。在某些示例性实施例中，在75℉至700℉的温度范围内将热能施加至所述绝热材料达2秒钟至10分钟的持续时间。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括从所述心轴移除所述管道绝热件。在某些示例性实施例中，在所述管道绝热件被从所述心轴移除之后，将能量施加至所述绝热材料。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括将所述管道绝热件切割成期望的长度。在某些示例性实施例中，所述长度在0.5英尺至12英尺的范围内。
在某些示例性实施例中，从单个卷供应所述绝热材料。
在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的颜色。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的R值(抗热流率)。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的密度。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的孔隙率。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的孔隙度。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的粘结剂成分。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的粘结剂含量(LOI)。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的机械特性(例如，模量，抗张强度)。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的耐温性。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的耐湿性。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括沿着所述管道绝热件的整个长度穿过所述管道绝热件切割缝口。
在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括将外护套施加至所述管道绝热件。在某些示例性实施例中，所述方法进一步包括在所述外护套上印刷与所述管道绝热件有关的信息。
在某些示例性实施例中，所述绝热材料包括第三绝热材料层，其中所述第三绝热材料层与所述第一绝热材料层和所述第二绝热材料层二者不同。
在某些示例性实施例中，所述绝热材料包括第三绝热材料层，其中所述第三绝热材料层与所述第一绝热材料层和所述第二绝热材料层二者中的一者相同，并且其中所述第三绝热材料层与所述第一绝热材料层和所述第二绝热材料层二者中的一者不同。
在某些示例性实施例中，所述绝热材料包括四个或更多个不同的绝热材料层。在某些示例性实施例中，所述绝热材料包括多个不同的绝热材料层和多个相同的绝热材料层，其中两个相邻的绝热材料层不相同。
根据一个示例性实施例，提供一种管道绝热件。所述管道绝热件包括由绝热材料构成的、具有t英寸的厚度的细长的中空圆柱体，所述厚度从所述圆柱体的内表面延伸至所述圆柱体的外表面，其中所述管道绝热件的在所述圆柱体的第一区域中的特性与所述管道绝热件的在所述圆柱体的第二区域中的特性不同，其中所述圆柱体的第一区域具有(t-x)英寸的厚度，其中所述圆柱体的第二区域具有(t-y)英寸的厚度，以及其中x+y＝t。在某些示例性实施例中，x≠y。
在某些示例性实施例中，所述圆柱体的第一区域以及所述圆柱体的第二区域二者中的至少一者包括预先形成的玻璃纤维垫的多个层。在某些示例性实施例中，所述预先形成的玻璃纤维垫具有小于0.5英寸的厚度。在某些示例性实施例中，所述预先形成的玻璃纤维垫具有小于0.25英寸的厚度。在某些示例性实施例中，所述预先形成的玻璃纤维垫具有小于0.08lb/ft2的面积重量。在某些示例性实施例中，所述预先形成的玻璃纤维垫具有小于0.04lb/ft2的面积重量。
在某些示例性实施例中，所述细长的中空圆柱体具有内部腔，所述内部腔具有在0.5英寸至18英寸的范围内的直径。在某些示例性实施例中，所述厚度t在0.125英寸至6英寸的范围内。
在某些示例性实施例中，所述细长的中空圆柱体的长度在0.5英尺至12英尺的范围内。
在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的颜色。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的R值。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的密度。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的孔隙率。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的孔隙度。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的粘结剂成分。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的粘结剂含量(LOI)。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的机械特性(例如，模量，抗张强度)。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的耐温性。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的耐湿性。
在某些示例性实施例中，所述管道绝热件进一步包括缝口，所述缝口沿着所述细长的中空圆柱体的整个长度延伸穿过所述管道绝热件。
在某些示例性实施例中，所述管道绝热件进一步包括固定至所述细长的中空圆柱体的外表面的护套。在某些示例性实施例中，与所述管道绝热件有关的信息被印刷在所述护套上。
根据一个示例性实施例，提供一种管道绝热件。所述管道绝热件包括由绝热材料构成的、具有厚度t的细长的中空圆柱体，所述厚度从所述圆柱体的内表面延伸至所述圆柱体的外表面，其中穿过所述厚度t限定多个区域，所述区域中的每一个相对于所述细长的中空圆柱体的中心轴线为同心的，其中所述圆柱体的第一区域邻近于所述圆柱体的第二区域，以及其中所述管道绝热件的在所述圆柱体的第一区域中的特性与所述管道绝热件的在所述圆柱体的第二区域中的特性不同。
在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的颜色。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的R值。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的密度。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的孔隙率。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的孔隙度。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的粘结剂成分。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的粘结剂含量(LOI)。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的机械特性(例如，模量，抗张强度)。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的耐温性。在某些示例性实施例中，所述管道绝热件的特性为它的耐湿性。
在某些示例性实施例中，所述第一区域的厚度t1等于所述第二区域的厚度t2。在某些示例性实施例中，所述第一区域的厚度t1小于所述第二区域的厚度t2。
在某些示例性实施例中，所述圆柱体的第三区域邻近于所述圆柱体的第二区域，其中所述圆柱体的第三区域中的特性与所述圆柱体的第一区域以及所述圆柱体的第二区域二者中的至少一者中的特性不同。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3等于所述第一区域的厚度t1。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3等于所述第二区域的厚度t2。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3小于所述第一区域的厚度t1。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3小于所述第二区域的厚度t2。
在某些示例性实施例中，所述圆柱体的第三区域邻近于所述圆柱体的第二区域，其中所述圆柱体的第三区域中的特性与所述圆柱体的第一区域以及所述圆柱体的第二区域两者中的特性不同。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3等于所述第一区域的厚度t1。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3等于所述第二区域的厚度t2。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3小于所述第一区域的厚度t1。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3小于所述第二区域的厚度t2。
在某些示例性实施例中，所述圆柱体的第三区域邻近于所述圆柱体的第二区域，其中所述圆柱体的第三区域中的特性与所述圆柱体的第二区域中的特性不同，并且其中所述圆柱体的第三区域中的特性与所述圆柱体的第一区域中的特性相同。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3等于所述第一区域的厚度t1。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3等于所述第二区域的厚度t2。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3小于所述第一区域的厚度t1。在某些示例性实施例中，所述第三区域的厚度t3小于所述第二区域的厚度t2。
根据示例性实施例的以下详细描述，权利要求以及与其一起提交的附图，总体发明构思的许多其它方面、优点和/或特征将变得更加显而易见。
附图说明
在下面参考附图通过示例更详细地描述总体发明构思以及其实施例和优点，其中：
图1为常规的管道绝热件的正视图，其中所述视图与所述管道绝热件的纵向轴线对准。
图2为根据一个示例性实施例的使用预先形成的玻璃纤维垫形成管道绝热件的方法的流程图。
图3为根据一个示例性实施例的用于使用预先形成的玻璃纤维垫形成管道绝热件的系统的图。
图4为示出根据一个示例性实施例的被螺旋缠绕至心轴上的玻璃纤维垫的层的图。
图5为根据一个示例性实施例的本发明的管道绝热件的侧视立体图。
图6为根据一个示例性实施例的本发明的管道绝热件的正视图，其中该视图与所述管道绝热件的纵向轴线对准。
图7为根据另一个示例性实施例的本发明的管道绝热件的正视图，其中该视图与所述管道绝热件的纵向轴线对准。
图8为根据又一个示例性实施例的本发明的管道绝热件的正视图，其中该视图与所述管道绝热件的纵向轴线对准。
图9为根据再一个示例性实施例的本发明的管道绝热件的正视图，其中该视图与所述管道绝热件的纵向轴线对准。
图10为根据又一个示例性实施例的本发明的管道绝热件的正视图，其中该视图与所述管道绝热件的纵向轴线对准。
图11A-11C示出根据一个示例性实施例的用于由不同的绝热材料形成管道绝热件的串行分层工艺。
图12A-12B示出根据一个示例性实施例的用于由不同的绝热材料形成管道绝热件的并行分层工艺。
图13示出根据一个示例性实施例的用于形成管道绝热件的重叠缠绕工艺。
具体实施方式
尽管总体发明构思可以具有许多不同的形式的实施例，但是在附图中示出并且将在本文中详细地描述总体发明构思的特定实施例，其中应当理解的是，本公开应当被认为是对总体发明构思的原理的举例说明。因此，总体发明构思不限于本文中所示例说明的特定实施例。
总体发明构思涵盖用于形成管道绝热件的方法和系统，其中可以穿过管道绝热件的厚度调节或以其它方式改变管道绝热件的特性。优选地，但并非必须地，所述工艺为连续的工艺。
如图2中所示，公开根据一个示例性实施例的形成管道绝热件的方法200。方法200使用预先形成的非织造玻璃纤维垫作为它的输入材料。该垫与常规的管道绝热件形成工艺中常用的玻璃纤维生皮不同。例如，所述垫为预先形成的，因为形成垫的粘结剂完全地或至少部分地固化，而生皮为未成形的，因为它的粘结剂尚未固化。此外，垫通常将具有小于0.5英寸的厚度和小于0.08lb/ft2的面积重量。在某些示例性实施例中，垫通常将具有小于0.25英寸的厚度和小于0.04lb/ft2的面积重量。玻璃纤维垫通常被成卷存储。以这种方式，在步骤202中，可以使用一个或多个卷来将垫传送至缠绕机。
在垫到达缠绕机之前，垫在步骤204中经历层处理。层处理步骤可以涉及例如施加和/或激活层粘结剂，以使得可以将垫的不同的层粘附至彼此(当粘结剂固化时)以形成管道绝热件。可以使用任何合适的粘结剂。例如，粘结剂可以为热塑性树脂或热固性树脂。可以以任何合适的方式将层粘结剂施加至垫，比如辊涂，喷涂或浸涂。
作为另一个示例，层处理步骤可以涉及在将垫传送至缠绕机时调整垫(亦即，改变它的接近角)。作为又一个示例，层处理步骤可以涉及在到达缠绕机之前修改垫(例如，化学修改，物理修改)。在一个示例性实施例中，对垫的修改使所述层具有特定的颜色。层处理步骤处的这些加工示例并非穷举的，并且该步骤可以涵盖在输入的玻璃纤维垫材料在步骤206中被引入至缠绕机之前对输入的玻璃纤维垫材料进行的任何加工。
在层处理之后，在步骤206中，垫继续前进至缠绕机上，在所述缠绕机上垫被螺旋缠绕至心轴上，所述心轴可以为固定的或围绕轴线旋转。螺旋缠绕技术在本领域中为已知的并且先前已经被用来例如制造纸芯/管。基于垫的厚度以及缠绕于心轴上的垫的层的数量控制管道绝热件的厚度。通常，将使用垫的许多层来形成管道绝热件。在某些示例性实施例中，将使用垫的2层至24层来形成管道绝热件。在某些示例性实施例中，将使用垫的4层至16层来形成管道绝热件。在某些示例性实施例中，将使用垫的4层至8层来形成管道绝热件。在某些示例性实施例中，管道绝热件的厚度在0.125英寸至6英寸的范围内。在某些示例性实施例中，管道绝热件的厚度在0.25英寸至4英寸的范围内。在某些示例性实施例中，管道绝热件的厚度在0.5英寸至2英寸的范围内。
一旦获得管道绝热件的期望的厚度(例如，将垫的预定数量的层螺旋缠绕于心轴上)，管道绝热件就在步骤208中经历热处理。热处理使层粘结剂固化以将垫的各个层固定至彼此，从而形成管道绝热件材料。本领域普通技术人员将理解的是，可以使用比如辐射(例如，UV(紫外线辐射)，IR(红外线辐射)，微波辐射)的其它形式的能量来使层粘结剂固化，而不脱离总体发明构思的精神和范围。
在某些示例性实施例中，可以用这样的粘结剂制造垫：该粘结剂可以随后被重新加热或以其它方式激活以使垫的不同的层在成品中融合至彼此。在某些示例性实施例中，垫本身可以包含嵌入于其中的粘结纤维，其中热处理使这些粘结纤维熔化以将垫的各个层固定至彼此。可以以任何合适的方式将热处理施加至垫。
在某些示例性实施例中，当垫的层被缠绕于心轴上时，比如通过加热心轴和/或通过位于心轴附近的外部加热装置(例如，一个或多个加热器)将热处理施加至垫的层。在某些示例性实施例中，当垫的层被从心轴输送时，比如通过将所述层输送通过烘箱或加热器的其它布置而将热处理施加至垫的层。
通常，以足够的温度(例如，75℉至700℉)和足够的时间(例如，2秒钟至10分钟)施加热处理，以便使层粘结剂固化来将垫的各个层固定至彼此或至少增加垫的层粘附至彼此的趋势。
在使层粘结剂固化之后，在步骤210中将所得到的绝热材料切割成一定长度，以提供具有期望的长度的细长的中空圆柱体。圆柱体由玻璃纤维垫的层形成。在某些示例性实施例中，将绝热材料切割成0.5英尺至12英尺的长度。
可以以任何合适的方式切割绝热材料。在某些示例性实施例中，绝热材料在它被从心轴输送出去时被切割(亦即，在线切割)。在这种情况下，切割机通常将在切割发生时以与绝热材料相同的方向和相同的速度运动。而且，由于绝热材料将仍然围绕z轴旋转，所以可以在相对于绝热材料的固定的位置处施加切割机或刀片以完成切割。在某些示例性实施例中，作为连续的工艺的一部分(亦即，在线)或在稍后的时间和/或在另一个位置处(亦即，离线)，在心轴的更下游切割绝热材料。
在绝热材料被切割成期望的长度的情况下，绝热材料然后在步骤212中经历管道绝热件产品的形成所必需的或以其它方式与管道绝热件产品的形成相关联的任何精加工。精加工步骤可以涉及例如穿过绝热材料形成纵向缝口，所述纵向缝口有助于围绕待绝热的管道或类似构件放置绝热材料。作为另一个示例，精加工步骤可以涉及围绕绝热材料的外周边施加护套或其它覆盖构件。通常，如果在在绝热材料中形成纵向缝口之后施加外护套，则外护套将不会覆盖缝口(至少在管道绝热件被安装之前不会)。除了其他作用之外，外护套充当管道绝热件的蒸汽屏障。作为又一个示例，精加工步骤可以涉及在绝热材料、外护套和/或任何相关联的包装上印刷标记。标记可以为与绝热材料有关的任何信息，例如它的R值、它的厚度、它的长度、SKU(编码)、安装说明等等。可以以任何合适的方式、比如经由喷墨进行印刷。作为又一个示例，精加工步骤可以涉及包装管道绝热件，比如将它装箱或将它装入塑料包裹中。精加工步骤处的这些加工示例并非穷举的，并且该步骤可以涵盖在绝热材料在步骤210中被切割成一定长度之后对绝热材料进行的任何加工。此外，精加工步骤处的加工中的一些或全部可以为连续的工艺的一部分(亦即，在线)，或者在稍后的时间和/或在另一个位置处(亦即，离线)发生。
如图3中所示，公开根据一个示例性实施例的用于形成管道绝热件的系统300。系统300可以被用来实施总体发明构思所涵盖的形成管道绝热件的方法，比如方法200。
系统300使用预先形成的非织造玻璃纤维垫330作为它的输入材料。该垫330与常规的管道绝热件形成工艺中常用的玻璃纤维生皮不同。例如，垫330为预先形成的，因为形成垫的粘结剂完全地或至少部分地固化，而生皮为未成形的，因为它的粘结剂尚未固化。因此，垫330可以被容易地存储(例如，成卷)直到需要时。此外，垫330通常将具有小于0.5英寸的厚度和小于0.08lb/ft2的面积重量。在某些示例性实施例中，垫330具有小于0.25英寸的厚度和小于0.04lb/ft2的面积重量。如上所述，玻璃纤维垫330通常被成卷存储。因此，系统300包含与一个或多个玻璃纤维垫卷相互作用的卷进给器302，以朝向缠绕机306进给垫330的多个层332(参见图4)。
在垫330到达缠绕机306之前，由层处理设备304、子系统或等等或者在层处理站处加工垫330。由层处理设备304进行的加工通常将引起形成层332中的特定的一个层的垫330的物理和/或化学修改。在某些示例性实施例中，系统300包含用于在传送至缠绕机306之前加工垫的层332的多个层处理设备304。层处理加工可以涉及，例如，对垫330施加和/或激活层粘结剂，以使得垫330的不同的层332可以粘附至彼此(当粘结剂固化时)以形成管道绝热件。可以使用任何合适的粘结剂。例如，粘结剂可以为热塑性树脂或热固性树脂。可以以任何合适的方式将层粘结剂施加至垫330，比如辊涂、喷涂或浸涂。作为另一个示例，层处理加工可以涉及在垫330被传送至缠绕机306时调整垫330(亦即，改变它的接近角θ)。作为又一个示例，层处理加工涉及对垫330施加颜色或以其它方式更改垫330的颜色。层处理设备304所进行的这些加工示例并非穷举的，并且总体发明构思涵盖在输入的玻璃纤维垫材料被引入至缠绕机306之前对输入的玻璃纤维垫材料进行的任何其它加工。
在层处理工艺之后，垫330继续前进至缠绕机306上，在所述缠绕机306上垫330被螺旋缠绕至心轴334上，所述心轴可以为固定的或围绕z轴旋转(参见图4)。在旋转式心轴的情况下，马达336以及心轴334的相关联的电路驱动心轴旋转。心轴334以0.5rpm至500rpm的速度旋转。螺旋缠绕技术在本领域中为已知的并且先前已经被例如用来制造纸芯/管。基于垫330的厚度以及缠绕于心轴334上的垫330的层332的数量控制管道绝热件的厚度338。通常，将使用垫330的许多层332来形成管道绝热件。在某些示例性实施例中，使用垫330的2层至24层来形成管道绝热件。在某些示例性实施例中，使用垫330的4层至16层来形成管道绝热件。在某些示例性实施例中，使用垫330的4层至8层来形成管道绝热件。在某些示例性实施例中，管道绝热件的厚度在0.125英寸至6英寸的范围内。在某些示例性实施例中，管道绝热件的厚度在0.25英寸至4英寸的范围内。在某些示例性实施例中，管道绝热件的厚度在0.5英寸至2英寸的范围内。
在某些示例性实施例中，一旦获得管道绝热件的期望的厚度，就通过缠绕机306将护套(例如，护套610)或其它覆盖构件螺旋缠绕至管道绝热件上。在这样的在线工艺中，缠绕于心轴334上的最后几层(例如，两层)为粘合剂背衬护套材料。
一旦垫330的预定数量的层332被螺旋缠绕于心轴334上(亦即，获得用于管道绝热件的期望的厚度338)，管道绝热件就经历热处理。热处理使层粘结剂固化以使垫的各个层固定至彼此，从而形成管道绝热件材料。可以以任何合适的方式将热处理施加至垫。
在某些示例性实施例中，当垫的层被缠绕于心轴上时，比如通过加热心轴和/或通过位于心轴附近的外部加热装置(例如，一个或多个加热器)将热处理施加至垫的层。在某些示例性实施例中，当垫的层被从心轴输送时，比如通过将所述层输送通过烘箱308或加热器的其它布置而将热处理施加至垫的层。
通常，以足够的温度(例如，75℉至700℉)和足够的时间(例如，2秒钟至10分钟)施加热处理，以使层粘结剂固化以将垫330的各个层332固定至彼此或至少增加垫的层332粘附至彼此的趋势。
在使层粘结剂固化之后，切割机310切割所得到的绝热材料以提供具有期望的长度502的细长的中空圆柱体500，如图5中所示。换句话说，切割机310使连续地形成于心轴334上的绝热材料的一部分分离，其中分离的部分具有长度502。圆柱体500由玻璃纤维垫330的层332形成。在某些示例性实施例中，将绝热材料切割成0.5英尺至12英尺的长度。
可以以任何合适的方式切割绝热材料，比如通过旋转式刀、固定的刀片等等。在某些示例性实施例中，绝热材料在它被从心轴输送出去时被切割(亦即，在线切割)。在这种情况下，切割机310通常将在切割发生时以与绝热材料相同的方向和相同的速度运动。而且，由于绝热材料将仍然围绕z轴旋转，所以可以在相对于绝热材料的固定的位置处施加切割机310以完成切割。在某些示例性实施例中，作为连续的工艺的一部分(亦即，在线切割)或在稍后的时间和/或在另一个位置处(亦即，离线切割)，在心轴的更下游切割绝热材料。
在将绝热材料切割成期望的长度的情况下，由精加工设备、子系统或等等或者在精加工站312处加工绝热材料。精加工站312处理管道绝热件产品的形成所必需的或以其它方式与管道绝热件产品的形成相关联的任何加工。精加工可以涉及例如穿过绝热材料形成纵向缝口(例如，缝口612)，所述纵向缝口有助于围绕待绝热的管道或类似构件放置绝热材料。作为另一个示例，精加工可以涉及围绕绝热材料的外周边施加护套(例如，护套610)或其它覆盖构件。通常，如果在在绝热材料中形成纵向缝口之后施加外护套，则外护套将不会覆盖缝口(至少在管道绝热件被安装之前不会)。除了该作用之外，外护套充当管道绝热件的蒸汽屏障。作为又一个示例，精加工可以涉及在绝热材料、外护套和/或任何相关联的包装上印刷标记。标记可以为与绝热材料有关的任何信息，例如它的R值，它的厚度、它的长度、SKU、安装说明等等。可以以任何合适的方式、比如经由喷墨进行印刷。作为又一个示例，精加工可以涉及包装管道绝热件，比如将它装箱或将它装入塑料包裹中。精加工的这些示例并非穷举的，而是可以涵盖在绝热材料被切割成一定长度之后对绝热材料进行的任何加工。此外，精加工中的一些或全部为连续的系统运行的一部分(亦即，在线)，或者在稍后的时间和/或在另一个位置处(亦即，离线)发生。
根据总体发明构思(例如，方法200和系统300)，玻璃纤维垫330的缠绕层332的数量决定管道绝热件的壁厚度338。因此，可以容易地生产各种厚度的管道绝热件。另外，由于玻璃纤维垫300为预先形成的，所以方法200和系统300避免对任何同位玻璃制造的需求。结果，可以避免与生产时间、必要的基础设施和原材料，以及与现场玻璃生产相关联的可能的问题。此外，预制的玻璃纤维垫330容许管道绝热件中的大体上均匀的纤维分布。此外，螺旋缠绕技术容许以近似于常规的CMP工艺的生产率进行连续的加工。
另外，总体发明构思(例如，方法200和系统300)容许通过管道绝热件的厚度“调整”所得到的管道绝热件的特性。换句话说，因为管道绝热件由玻璃纤维垫的许多分立的层构成，所以管道绝热件可以被构造成在不同的层中具有不同的物理特性(亦即，穿过管道绝热件的厚度)。
例如，如图6中所示，根据示例性方法(例如，方法200)和/或示例性系统(例如，系统300)形成的管道绝热件600由绝热材料602形成，所述绝热材料由预先形成的、非织造的玻璃纤维垫330的多个层332制成。管道绝热件600被形成为具有壁厚度604和内部腔606的细长的中空圆柱体。根据总体发明构思，可以通过使用具有特定的厚度的垫330和/或更改用来形成管道绝热件600的垫330的层332的数量容易地更改壁厚度604。内部腔606限定管道绝热件600的内径608。根据总体发明构思，可以通过使用具有相对应的外径的心轴334容易地改变内径608。管道绝热件600的内径608被选择成匹配待绝热的管道或管道状构件的外径。
外护套610被包裹于绝热材料602周围并且除了别的作用之外，充当管道绝热件600的蒸汽屏障。缝口612穿过绝热材料602和外护套610形成，以有助于围绕管道放置管道绝热件600。为了进一步有助于管道绝热件600的安装，通常还可以在绝热材料602的与缝口612相对的侧上形成局部缝口614。局部缝口614通常不延伸穿过绝热材料602的整个厚度604(并且不破坏外护套610)。在围绕管道安装管道绝热件600之后，外护套610的一部分形成覆盖物616，所述覆盖物在缝口612之上延伸(并且密封该缝口)。在某些示例性实施例中，除了覆盖物616之外或代替该覆盖物，通过胶带(未示出)或等等密封缝口612。
在该示例性实施例中，绝热材料602的特性穿过管道绝热件600的壁厚度604为大致上均质的。
相反地，如图7中所示，根据示例性方法(例如，方法200)和/或示例性系统(例如，系统300)形成的管道绝热件700由绝热材料702形成，所述绝热材料至少部分地由预先形成的、非织造的玻璃纤维垫330的多个层332制成。管道绝热件700被形成为具有壁厚度704和内部腔706的细长的中空圆柱体。根据总体发明构思，可以通过使用具有特定的厚度的垫330和/或更改用来形成管道绝热件700的垫330的层332的数量容易地改变壁厚度704。内部腔706限定管道绝热件700的内径708。根据总体发明构思，可以通过使用具有相对应的外径的心轴334容易地改变内径708。管道绝热件700的内径708被选择成匹配待绝热的管道或管道状构件的外径。
外护套710被包裹于绝热材料702周围，并且除了别的作用之外，充当管道绝热件700的蒸汽屏障。缝口712穿过绝热材料702和外护套710形成，以有助于围绕管道放置管道绝热件700。为了进一步有助于管道绝热件700的安装，通常还可以在绝热材料702的与缝口712相对的侧上形成局部缝口714。局部缝口714通常不延伸穿过绝热材料702的整个厚度704(并且不破坏外护套710)。在围绕管道安装管道绝热件700之后，外护套710的一部分形成覆盖物716，所述覆盖物在缝口712之上延伸(并且密封该缝口)。在某些示例性实施例中，除了覆盖物716之外或者代替该覆盖物，通过胶带(未示出)或等等密封缝口712。
在该示例性实施例中，绝热材料702的特性穿过管道绝热件700的壁厚度704是非均质的。相反，可以通过使用相同的绝热材料(比如包括预先形成的、非织造的玻璃纤维垫330的多个层332的绝热材料702)穿过管道绝热件700的壁厚度704(或壁厚度704的一些子集)引入不同的物理特性，其中已经形成或先前以其它方式修改(例如，在层处理步骤204中)垫330的不同的层，以具有不同的特性。结果，壁厚度704的第一(亦即，内部)区域730具有与壁厚度704的第二(亦即，外部)区域740不同的一种或多种特性。
任何数量的特性可以在第一区域730与第二区域740之间不同。例如，但不作为限制，这样的特性可以包含以下一种或多种：用来形成垫330的玻璃类型；施加至用来形成垫330的玻璃的胶料；用来形成垫330的粘结剂；用来形成垫330的纤维直径；用来形成垫330的纤维形式(例如，切碎的，连续的)；垫内的纤维的取向；垫330的各个层的厚度；垫330的密度；垫330的R值等等。作为另一个示例，可以在形成垫330之后修改这样的特性，比如将颜色施加至垫330的一层(或连续的层)。
另外，可以通过使用不同的绝热材料作为形成方法/系统的输入而穿过管道绝热件700的壁厚度704(或壁厚度704的一些子集)引入不同的物理特性，其中绝热材料中的至少一种为预先形成的、非织造垫(例如，垫330)，所述预先形成的、非织造垫被螺旋缠绕成多个层以建立壁厚度(或其子集)。在这种情况下，壁厚度704的第一(例如，内部)区域730由第一绝热材料形成，而壁厚度704的第二(例如，外部)区域740由第二绝热材料(例如，垫330)形成。在图8中示出这样的实施例。
如图8中所示，根据示例性方法(例如，方法200)和/或示例性系统(例如，系统300)形成的管道绝热件800由两种不同类型的绝热材料802(亦即，第一绝热材料830和第二绝热材料840)形成。
管道绝热件800被形成为具有壁厚度804和内部腔806的细长的中空圆柱体。内部腔806限定管道绝热件800的内径808。根据总体发明构思，可以通过使用具有相对应的外径的心轴334容易地改变内径808。管道绝热件800的内径808被选择成匹配待绝热的管道或管道状构件的外径。
外护套810被包裹于绝热材料802周围，并且除了别的作用之外，充当管道绝热件800的蒸汽屏障。缝口812穿过绝热材料802和外护套810形成，以有助于围绕管道放置管道绝热件800。为了进一步有助于管道绝热件800的安装，通常还可以在绝热材料802的与缝口812相对的侧上形成局部缝口814。局部缝口814通常不延伸穿过绝热材料802的整个厚度804(并且不破坏外护套810)。在围绕管道安装管道绝热件800之后，外护套810的一部分形成覆盖物816，所述覆盖物在缝口812之上延伸(并且密封该缝口)。在某些示例性实施例中，除了覆盖物816之外或者代替该覆盖物，通过胶带(未示出)或等等密封缝口812。
在该示例性实施例中，绝热材料802的特性穿过管道绝热件800的壁厚度804是非均质的。相反，如上所述，使用不同类型的绝热材料802。例如，第一绝热材料830为预制的绝热片(例如，玻璃纤维絮垫)。可以比如通过螺旋缠绕而围绕心轴334缠绕第一绝热材料830。替代地，由于第一绝热材料830通常将被制造成期望的厚度，所以它可以简单地围绕心轴334定位。以这种方式，第一绝热材料830限定管道绝热件800的第一壁厚度832。
第二绝热材料840为预先形成的、非织造玻璃纤维垫330，其中垫330的多个层332被螺旋缠绕至第一绝热材料830上以形成管道绝热件800。第二绝热材料840限定管道绝热件的第二壁厚度842。
第一壁厚度832和第二壁厚度842的总和等于壁厚度804。在某些示例性实施例中，第一壁厚度832大于第二壁厚度842。在某些示例性实施例中，第一壁厚度832小于第二壁厚度842。在某些示例性实施例中，第一壁厚度832等于第二壁厚度842。
在某些示例性实施例中，除了具有不同的特性的第一绝热材料830和第二绝热材料840之外，垫330的不同的层332可以在第二绝热材料840内具有不同的特性。
此外，不需要仅仅通过螺旋缠绕形成这样的混合型管道绝热件产品(例如管道绝热件800)。例如，在某些示例性实施例中，可以将第二绝热材料840螺旋缠绕至具有等于内径808和第一壁厚度832的总和的直径的心轴上。此后，一旦第二绝热材料840被从该心轴移除，就可以将预制的第一绝热材料830定位于第二绝热材料840内部并且以任何合适的方式接合(例如，经由热结合，针刺)至第二绝热材料840。然后，可以对接合的绝热材料830、840进行进一步加工，比如形成缝口812、施加外护套810，等等。
因此，可以将管道绝热件800制造成具有两个或更多个带有不同的特性的区域。例如，第一绝热材料830所形成的内部区域可以比第二绝热材料840所形成的外部区域更柔软。这使管道绝热件800能够安装于延伸超出其上安装有管道绝热件800的管道的外周的结构(例如，联接件，配件，阀)之上/周围。因此，安装者避免了必须手动地移除(例如，在通常被称为倒角的过程中切割掉)管道绝热件800的内部部分来适应上述结构。这使管道绝热件800的安装更快，更容易且更安全。
为了进一步示例说明总体发明构思，在图9中示出根据另一个示例性实施例的管道绝热件900。为了简化，在图9中仅仅示出绝热材料的布置，其中省略了任何相对应的结构(例如，缝口，局部缝口，外护套，等等)。
管道绝热件900包括第一绝热材料区域902、第二绝热材料区域904以及第三绝热材料区域906。第一、第二、第三绝热材料区域902、904、906中的至少一个包括预先形成的、非织造玻璃纤维垫330的多个层332。管道绝热件900具有壁厚度908。例如，壁厚度908可以为4英寸。第一绝热材料区域902为总壁厚度908的1/2，或2英寸。第二绝热材料区域904为总壁厚度908的1/4，或1英寸。第三绝热材料区域906为总壁厚度908的1/4，或1英寸。
绝热材料区域中的每一个被制造(或随后修改)成具有反映它在壁厚度908中的深度的特定的颜色。因此，第一绝热材料区域902被修改成具有第一颜色，第二绝热材料区域904被修改成具有第二颜色，并且第三绝热材料区域906被修改成具有第三颜色。在某些示例性实施例中，第一、第二、第三绝热材料区域902、904、906中的至少一个可以保持于未修改的/未着色的状态中。在某些示例性实施例中，仅仅最内部的区域(亦即，第一绝热材料区域902)被着色，即穿过绝热材料902的厚度在颜色方面具有变化。
当必须手动地移除(例如，在通常被称为倒角的过程中切割掉)管道绝热件900的内部部分以使得管道绝热件900可以安装于延伸超出其上安装有管道绝热件900的管道的外周的结构(例如，联接件，配件，阀)之上/周围时，所述颜色被用来用信号向管道绝热件900的安装者通知深度的变化。额外的颜色充当安装者的视觉指示器，以协助测量倒角的深度。这可以帮助避免移除过多的量的管道绝热件900，以及管道绝热件900的R值的相对应的降低。
管道绝热件900可以具有协助手动地移除绝热件的部分的其它特征。例如，在某些示例性实施例中，可以选择粘合剂或用来将相邻的区域粘附在一起的其它材料/装置，以有助于两个区域彼此手动地分离。以这种方式，有助于在倒角过程期间移除绝热件的一部分，这可以有助于管道绝热件900的更快的、更容易的、更准确的且更安全的安装。
为了进一步示例说明总体发明构思，在图10中示出根据又一个示例性实施例的管道绝热件1000。为了简化，在图10中仅仅示出绝热材料的布置，其中省略了任何相对应的结构(例如，缝口，局部缝口，外护套，等等)。
管道绝热件1000包括第一绝热材料区域1002、第二绝热材料区域1004、第三绝热材料区域1006以及第四绝热材料区域1008。在某些示例性实施例中，第一、第二、第三、第四绝热材料区域1002、1004、1006、1008中的至少一个包括预成形的非织造玻璃纤维垫330的多个层332。管道绝热件1000具有壁厚度1010。例如，壁厚度1010可以为4英寸。第一绝热材料区域1002为总壁厚度1010的1/4，或1英寸。第二绝热材料区域1004为总壁厚度1010的1/4，或1英寸。第三绝热材料区域1006为总壁厚度1010的1/4，或1英寸。第四绝热材料区域1008为总壁厚度1010的1/4，或1英寸。
在管道绝热件1000中，第一绝热材料区域1002和第三绝热材料区域1006具有彼此相同的一种或多种特性。在管道绝热件1000中，第二绝热材料区域1004和第四绝热材料区域1008具有彼此相同的一种或多种特性。以这种方式，管道绝热件1000可以具有提供相似的特性的交替的区域，所述交替的区域通过提供不同的特性的区域分离。
举例来说，在管道绝热件1000中，第一绝热材料区域1002和第三绝热材料区域1006可以具有大致相同的R值(亦即，第一R值)。同样，在管道绝热件1000中，第二绝热材料区域1004和第四绝热材料区域1008可以具有大致相同的R值(亦即，第二R值)。然而，在管道绝热件1000中，第一R值和第二R值明显地不同。
除了上述示例性实施例和技术之外，总体发明构思涵盖用于形成管道绝热件的其它方法和系统，其中可以穿过管道绝热件的厚度调节或以其它方式改变管道绝热件的特性。
例如，可以使用不同的绝热材料的串行分层来形成穿过厚度具有不同的特性的管道绝热件。在某些示例性实施例中，绝热材料为预先形成的垫、絮垫、片等等。在某些示例性实施例中，绝热材料中的至少一种可以由玻璃纤维垫330的多个层332构成(比如在本文中所描述的)。
如图11A-11C中所示，通过使第一绝热材料1102和第二绝热材料1104围绕心轴1106、管或等等串行分层而形成管道绝热件1100。该串行分层可以被作为连续的工艺执行。
围绕心轴1106缠绕第一绝热材料1102直至获得第一绝热材料1102的期望的厚度t1(参见图11A)。然后，围绕心轴1106上的第一绝热材料1102缠绕第二绝热材料1104直至获得第二绝热材料1104的期望的厚度t2(参见图11B)。
此后，将第一绝热材料1102和第二绝热材料1104连接至彼此以形成管道绝热件1100。可以使用连接第一绝热材料1102和第二绝热材料1104的任何合适的方式，比如粘结剂、粘合剂、缝合、机械缠结等等。机械缠结可以涉及针刺第一绝热材料1102中的纤维以及第二绝热材料1104中的纤维。当需要连接许多分立的层并且使用粘结剂或粘合剂将具有缺点(例如，由于额外的有机材料而导致成本增加，易燃性增加)时，这样的机械缠结可能特别地有益。
以这种方式，管道绝热件1100具有厚度1108(t1+t2)，穿过所述厚度，至少一种特性不同(参见图11C)。例如，第一绝热材料1102的密度可以与第二绝热材料1104的密度不同，以使得管道绝热件1100穿过它的厚度1108具有这样的区域(对应于厚度t1)：该区域具有的可压缩性与另一个区域(对应于厚度t2)的可压缩性不同。
作为另一个示例，可以使用不同的绝热材料的并行分层来形成穿过它的厚度具有不同的特性的管道绝热件。换句话说，可以使用其中两个层或更多个层之间的特性彼此不同的多层绝热材料的缠绕来形成穿过它的厚度具有不同的特性的管道绝热件。在某些示例性实施例中，多层绝热材料的至少一层为预先形成的垫、絮垫、片、等等。在某些示例性实施例中，多层绝热材料的至少一层可以由玻璃纤维垫330的多个层332构成(比如在本文中所描述的)。
如图12A-12B中所示，通过围绕心轴1204、管或等等缠绕多层绝热材料1202而形成管道绝热件1200。该并行分层可以被作为连续的工艺执行。
在这种情况下，多层绝热材料1202包含四个不同的绝热材料层1206、1208、1210和1212，它们在图12A中被显示为从彼此偏移以便于示例说明。层1206、1208、1210和1212可以通过任何合适的方式接合在一起，比如粘结剂、粘合剂、缝合、机械缠结等等。围绕心轴1204缠绕所述多层绝热材料1202直至获得管道绝热件1200的期望的厚度1214(参见图12B)。以这种方式，管道绝热件1200穿过它的厚度1214具有一组或多组交替的带有不同的特性的绝热材料层。如图12B中所示，所述层形成螺旋形构造(看起来有点像南瓜卷)。
关于本文中所描述的缠绕操作，发明构思预期在某些示例性实施例中，绝热材料可以被围绕心轴缠绕成使得绝热材料的一部分自身重叠，在本文中被称为重叠缠绕。如图13中所示，通过围绕心轴1304缠绕单个绝热材料带1302以使得绝热材料1302的宽度方向部分1306自身重叠而形成管道绝热件1300。结果，管道绝热件1300的壁厚度t1可以大于绝热材料1302的厚度t2(例如，近似两倍厚)。通常，重叠部分1306为绝热材料1302的宽度的至少25％。
示例
在第一示例中，形成100％的玻璃纤维螺旋缠绕式管道绝热件。在这种情况下，四(4)个1/8英寸厚的粘结玻璃纤维材料层被切割成3英寸宽的带并且被围绕2英寸的心轴螺旋缠绕。利用聚烯烃热熔体来将多个层粘附至彼此，从而得到具有1/2英寸的厚度的管道绝热件。
在第二示例中，形成100％的聚合物纤维螺旋缠绕式管道绝热件。在这种情况下，四(4)个1/8英寸厚的聚合物非织造(基于PET)材料层被切割成3英寸宽的带并且被围绕1.3英寸的心轴螺旋缠绕。利用聚烯烃热熔体来将多个层粘附至彼此，从而得到具有1/2英寸的厚度的管道绝热件。
在第三示例中，形成不同的成分的螺旋缠绕式管道绝热件。在这种情况下，两(2)个1/8英寸厚的聚合物非织造(基于PET)材料层和两(2)个1/8英寸厚的粘结玻璃纤维材料层被切割成3英寸宽的带并且被围绕2英寸的心轴螺旋缠绕。利用聚烯烃热熔体来将多个层粘附至彼此，从而得到具有1/2英寸的厚度的管道绝热件。
在第四示例中，形成不同的颜色的螺旋缠绕式管道绝热件。在这种情况下，一(1)个1/8英寸厚的橙色粘结玻璃纤维材料层和两(2)个1/8英寸厚的白色聚合物非织造(基于PET)材料层被切割成3英寸宽的带并且被围绕2英寸的心轴螺旋缠绕。利用聚烯烃热熔体来将多个层粘附至彼此，从而得到具有3/8英寸的厚度的管道绝热件。
在第五示例中，形成不同的密度的螺旋缠绕式管道绝热件。在这种情况下，两(2)个1/8英寸厚的3pcf(磅/立方英尺)粘结玻璃纤维材料层和两(2)个1/8英寸厚的7pcf粘结玻璃纤维材料层被切割成3英寸宽的带并且被围绕2英寸的心轴螺旋缠绕。利用喷涂粘合剂来将多个层粘附至彼此，从而得到具有1/2英寸的厚度的管道绝热件。
在第六示例中，形成重叠的螺旋缠绕式管道绝热件。在这种情况下，四(4)个1/8英寸厚的聚合物非织造(基于PET)材料层被切割成3英寸宽的带并且被围绕0.8英寸的心轴螺旋缠绕，以使得每个带自身重叠30％以形成层。利用聚烯烃热熔体来将多个层粘附至彼此，从而得到具有1/2英寸至5/8英寸的厚度的管道绝热件。
本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离总体发明构思的精神和范围的情况下，可以使用更多的或更少的不同的绝热材料层。通常，在使用多层的方法中将使用具有在层之间不同的至少一个特性的至少两层。此外，如在本文中的其它地方所描述的，任何数量的特性可以在层1206、1208、1210、1212之间不同。例如，但不作为限制，这样的特性可以包含以下一个或多个：用来形成绝热材料的材料(例如，玻璃)类型；施加至用来形成绝热材料的玻璃的胶料；用来形成绝热材料的粘结剂；用来形成绝热材料的纤维直径；用来形成绝热材料的纤维形式(例如，切碎的，连续的)；绝热材料内的纤维的取向；绝热材料的厚度；绝热材料的密度；绝热材料的R值，等等。另外，这样的特性可能不与绝热材料的性能(例如，绝热材料的颜色)直接相关。
总体发明构思的范围并不限于本文中所示出和描述的特定的示例性实施例。根据给出的公开内容，本领域技术人员不仅将理解总体发明构思以及它们的伴随的优点，而且还将发现对所公开的方法和系统的显而易见的各种更改和修改。因此，本申请试图覆盖落入本文中所描述和要求保护的总体发明构思的精神和范围内的所有这样的更改和修改，以及其任何等同形式。

Claims (21)

1.一种管道绝热件，包括：
由绝热材料构成的、具有厚度t的细长的中空圆柱体，所述厚度从所述圆柱体的内表面延伸至所述圆柱体的外表面，
其中，穿过所述厚度t限定多个区域，所述多个区域中的各个区域相对于所述细长的中空圆柱体的中心轴线为同心的，
其中，所述管道绝热件的在所述圆柱体的第一区域中的特性与所述管道绝热件的在所述圆柱体的第二区域中的特性不同，以及
其中，所述第一区域以及所述第二区域二者中的至少一者包括由绝热材料制成的多个相邻层，所述相邻层中的每个层具有相同的特性。
2.根据权利要求1所述的管道绝热件，其特征在于，所述圆柱体的第一区域邻近于所述圆柱体的第二区域。
3.根据权利要求1所述的管道绝热件，其特征在于，所述管道绝热件的在所述第一区域与所述第二区域之间不同的特性为它的颜色。
4.根据权利要求1所述的管道绝热件，其特征在于，所述管道绝热件的在所述第一区域与所述第二区域之间不同的特性为它的R值。
5.根据权利要求1所述的管道绝热件，其特征在于，所述管道绝热件的在所述第一区域与所述第二区域之间不同的特性为它的密度。
6.根据权利要求1所述的管道绝热件，其特征在于，所述管道绝热件的在所述第一区域与所述第二区域之间不同的特性为如下特性中的至少一种，即：它的孔隙率；它的模量；它的抗张强度；它的耐温性；以及它的耐湿性。
7.根据权利要求1所述的管道绝热件，其特征在于，所述绝热材料包括多根纤维，并且
其中，所述管道绝热件的在所述第一区域与所述第二区域之间不同的特性为其纤维类型以及纤维直径二者中的至少一者。
8.根据权利要求7所述的管道绝热件，其特征在于，所述第一区域包含玻璃纤维，所述第二区域包含矿棉纤维。
9.根据权利要求1所述的管道绝热件，其特征在于，所述绝热材料包括由固化的粘结剂保持在一起的多根纤维，并且
其中，所述管道绝热件的在所述第一区域与所述第二区域之间不同的特性为其粘结剂成分以及其粘结剂含量二者中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的管道绝热件，其特征在于，所述第一区域具有厚度t1，所述第二区域具有厚度t2；
其中，t1<t,并且
其中，t2<t。
11.根据权利要求10所述的管道绝热件，其特征在于，t1+t2<t。
12.根据权利要求10所述的管道绝热件，其特征在于，t1＝t2。
13.根据权利要求10所述的管道绝热件，其特征在于，t1<t2。
14.根据权利要求1所述的管道绝热件，其特征在于，所述圆柱体的第三区域邻接该圆柱体的第二区域但不邻接所述圆柱体的第一区域；
其中，所述圆柱体的该第三区域中的特性不同于所述圆柱体的第一区域与所述圆柱体的第二区域二者中的至少一者中的特性。
15.根据权利要求14所述的管道绝热件，其特征在于，所述圆柱体的该第三区域中的特性不同于所述圆柱体的第一区域与所述圆柱体的第二区域二者中的特性。
16.根据权利要求14所述的管道绝热件，其特征在于，所述第一区域具有厚度t1，所述第二区域具有厚度t2，所述第三区域具有厚度t3；
其中，t1<t,
其中，t2<t，
其中，t3<t，并且
其中，t3＝t1。
17.根据权利要求14所述的管道绝热件，其特征在于，所述第一区域具有厚度t1，所述第二区域具有厚度t2，所述第三区域具有厚度t3；
其中，t1<t,
其中，t2<t，
其中，t3<t，并且
其中，t3＝t2。
18.根据权利要求14所述的管道绝热件，其特征在于，所述第一区域具有厚度t1，所述第二区域具有厚度t2，所述第三区域具有厚度t3；
其中，t1<t,
其中，t2<t，
其中，t3<t，并且
其中，t3<t1。
19.根据权利要求14所述的管道绝热件，其特征在于，所述第一区域具有厚度t1，所述第二区域具有厚度t2，所述第三区域具有厚度t3；
其中，t1<t,
其中，t2<t，
其中，t3<t，并且
其中，t3<t2。
20.根据权利要求14所述的管道绝热件，其特征在于，所述第一区域具有厚度t1，所述第二区域具有厚度t2，所述第三区域具有厚度t3；
其中，t1<t,
其中，t2<t，
其中，t3<t，并且
其中，t3>t1。
21.根据权利要求14所述的管道绝热件，其特征在于，所述第一区域具有厚度t1，所述第二区域具有厚度t2，所述第三区域具有厚度t3；
其中，t1<t,
其中，t2<t，其中，t3<t，并且其中，t3>t2。
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