RU2099486C1 - Universal heat-insulating member of heat-insulated constructions - Google Patents
Universal heat-insulating member of heat-insulated constructions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2099486C1 RU2099486C1 RU95118982A RU95118982A RU2099486C1 RU 2099486 C1 RU2099486 C1 RU 2099486C1 RU 95118982 A RU95118982 A RU 95118982A RU 95118982 A RU95118982 A RU 95118982A RU 2099486 C1 RU2099486 C1 RU 2099486C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- element according
- heat
- filler
- insulating
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам теплоизолирования в строительстве и топливно-энергетическом комплексе и может быть использовано при изготовлении ограждающих конструкций зданий, сооружений, а также при теплоизолировании технологических установок и трубопроводов разных назначений. The invention relates to means of thermal insulation in construction and the fuel and energy complex and can be used in the manufacture of building envelopes of buildings, structures, as well as in the thermal insulation of technological installations and pipelines for various purposes.
В строительстве и энергетике наиболее индустриальными и долговечными теплоизоляционными изделиями являются полужесткие и твердые изделия: плиты, блоки, полуцилиндры, сегменты из минеральной ваты на связующем, пенопласты, перлитового вспученного песка на связующем. Недостатком таких изделий является их неуниверсальность по линейным размерам и кривизне изолируемой поверхности. Мягкие изделия типа минерало-ватных материалов более универсальны (в отношении кривизны изолируемых поверхностей), но малопрочны, проседают в стеновых панелях, утоняются в теплоизоляционном слое покрытий, провисают и утоняются по верху труб, что значительно ухудшаются показатели конструкций. In construction and energy, the most industrial and durable heat-insulating products are semi-rigid and solid products: plates, blocks, half-cylinders, mineral wool segments on a binder, polystyrene foam, perlite expanded sand on a binder. The disadvantage of such products is their non-universality in linear dimensions and curvature of the insulated surface. Soft products such as mineral wool materials are more versatile (with respect to the curvature of insulated surfaces), but are of little strength, sag in wall panels, drown in the heat-insulating layer of coatings, sag and thinn on the top of the pipes, which significantly deteriorates the structural performance.
Наибольшую трудность в использовании представляют дисперсные (измельченные) теплоизоляционные материалы: минеральная вата, перлитовый вспученный песок, а также мелко- и среднезернистые отходы промышленного и сельскохозяйственного производств; примеры отходов: древесная стружка, гидролизный лигнин, отходы пенопластов и минеральной ваты, солома, полова злаков, костра льна. Известные технологии направлены на омоноличивание дисперсных материалов и включают смешивание дисперсного материала со связующим (цементным тестом, синтетической смолой, битумом, жидким стеклом, крахмальным клейстером и пр.), формование сравнительно крупных изделий, их отвердение и/или сушку, а иногда и дополнительную доработку до заданного качества, измельчение брака и отходов для повторного использования [1] Затрачивается большое количество связующего, что утяжеляет и удорожает изделия; дисперсный материал при перемешивании обычно сильно дробится со снижением пористости и объема, что приводит к еще большему ухудшению свойств и показателей эффективности. Последнее усугубляется многоступенчатостью технологии, соответствующими большими затратами, необходимостью большого количества громоздкого оборудования и соответствующих производственных площадей, большими энергозатратами. В результате такие изделия получаются слишком высокой стоимости неадекватно довольно низкими эксплуатационными показателями. В итоге, такие прекрасные теплоизоляционные материалы, как древесная стружка, гидролизный лигнин, отходы пенопласта, стебли злаков, костра льна и пр. чаще всего просто выбрасываются, несмотря на их колоссальное количество, несмотря на дороговизну и дефицит традиционных, выпускаемых промышленностью теплоизоляционных изделий. The greatest difficulty in use is represented by dispersed (crushed) heat-insulating materials: mineral wool, perlite expanded sand, as well as fine and medium-grained wastes from industrial and agricultural industries; examples of waste: wood chips, hydrolysis lignin, waste foam and mineral wool, straw, cereal sex, flax bonfire. Known technologies are aimed at monolithic dispersed materials and include mixing the dispersed material with a binder (cement paste, synthetic resin, bitumen, liquid glass, starch paste, etc.), forming relatively large products, hardening and / or drying, and sometimes additional refinement to a predetermined quality, grinding scrap and waste for reuse [1] A large amount of binder is expended, which makes the products heavier and more expensive; dispersed material with stirring is usually highly crushed with a decrease in porosity and volume, which leads to even greater deterioration of properties and performance indicators. The latter is exacerbated by the multi-stage technology, the corresponding high costs, the need for a large number of bulky equipment and associated production facilities, high energy costs. As a result, such products are obtained at too high a cost, inadequately with a rather low performance. As a result, such excellent heat-insulating materials as wood shavings, hydrolysis lignin, polystyrene waste, cereal stems, flax bonfire, etc. are most often simply thrown away, despite their enormous amount, despite the high cost and shortage of traditional heat-insulating products manufactured by the industry.
Известно также почти не реализованное на практике направление по использованию зернистых сыпучих теплоизоляционных материалов (частые случаи диспергированных материалов) без связующего, что является очевидным преимуществом перед предыдущим аналогом. Так, известны каркасно-засыпные стены деревянных домиков [2, c. 57] где в панелях с жесткими и прочными обшивками применяются дисперсные материалы без связующего: минеральная вата, трепел, пемза, древесные опилки и стружка, сухой мох, соломенная сечка. Недостатком такого технического решения является большое количество ручного труда, т.к. материал при засыпке следует, как указано, тщательно послойно уплотнять для исключения просадки утеплителя. Понятно, что при этом не исключается недостаточно качественное выполнение работ, что предоставляет возможность просадки утеплителя. The direction of using granular bulk heat-insulating materials (frequent cases of dispersed materials) without a binder, which is almost not realized in practice, is also known, which is an obvious advantage over the previous analogue. So, frame-filled walls of wooden houses are known [2, p. 57] where dispersed materials without a binder are used in panels with hard and durable sheathing: mineral wool, tripoli, pumice, sawdust and wood shavings, dry moss, straw section. The disadvantage of this technical solution is the large amount of manual labor, because the material when backfilling should, as indicated, be carefully sealed in layers to prevent insulation from sagging. It is clear that at the same time, insufficiently high-quality performance of work is not excluded, which makes it possible to draw down the insulation.
Известно также применение вспученного вулканического пепла (аналога перлитового вспученного песка) без связующего для засыпки полости панелей с алюминиевыми жесткими обшивками, связанными между собой переборками [3]
Недостатком этого технического решения является необходимость особых приемов и оборудования [3, c. 130-133] для заполнения полости панели особо легким, мелкозернистым, пылящим материалом. Но даже эти приемы, включая виброуплотнение, все же не исключают осадки утеплителя при транспортировке и эксплуатации панелей [3, с. 133]
В связи с этим предложены устройства для компенсации возможной осадки утеплителя [3, c. 134 и ссылки на авт.св. N 339646 и авт. св. N 408794), что усложняет конструкцию, производство и применение таких панелей. При этом очевидно неполное решение проблемы, т.к. при осадке утеплителя термическое сопротивление верхней части панели снизится.It is also known to use expanded volcanic ash (an analogue of perlite expanded sand) without a binder for backfilling the cavity of panels with aluminum rigid skin, interconnected by bulkheads [3]
The disadvantage of this technical solution is the need for special techniques and equipment [3, p. 130-133] to fill the cavity of the panel with a particularly light, fine-grained, dusty material. But even these techniques, including vibration compaction, still do not exclude precipitation of the insulation during transportation and operation of the panels [3, p. 133]
In this regard, devices have been proposed for compensating for possible precipitation of the insulation [3, p. 134 and links to ed. N 339646 and Aut. St. N 408794), which complicates the design, manufacture and use of such panels. In this case, an incomplete solution to the problem is obvious, because when the heater is upset, the thermal resistance of the upper part of the panel will decrease.
Известен прием компенсации осадки сыпучего утеплителя в полости стеновой панели путем перекрытия зон возможной осадки его другим теплоизоляционным слоем [4, 5] или путем размещения в верхней части полости панели бруска неоседающего теплоизоляционного материала, занимающего часть толщины панели [6, 7, 8] И эти технические решения также не исключают осадки сыпучего несвязного утеплителя и ухудшения теплоизоляционных показателей конструкции. A known method of compensating the settlement of loose insulation in the cavity of a wall panel by overlapping areas of possible settlement by another heat-insulating layer [4, 5] or by placing non-settling heat-insulating material in the upper part of the panel cavity, occupying part of the panel thickness [6, 7, 8] And these technical solutions also do not exclude precipitation of loose, incoherent insulation and deterioration of thermal insulation performance of the structure.
Известно теплоизоляционное изделие "пухшнур" [9, c. 17] представляющее собой жгут из минеральной несвязной ваты, имеющей сетчатую оплетку из металлических или неметаллических нитей. Пухшнур предназначен для теплоизоляции трубопроводов малого диаметра, криволинейной поверхности арматуры, а также для уплотнения стыков в строительных конструкциях. Оболочка (оплетка) позволяет удержать минеральную вату от расползания, но сетчатая оплетка с ее косым расположением нитей имеет повышенную деформативность на продольное сжатие-растяжение и поперечный изгиб, что, впрочем, и придает пухшнуру способность быть навитым на трубу. Поэтому пухшнур податлив на изгиб и растяжение-сжатие, а также на поперечное сжатие. В связи со сказанным, пухшнур не может быть применен и не применяется для заполнения полости панели, где такой уплотнитель осядет, и для теплоизоляции труб среднего и большого диаметров, где он будет провисать и утончаться по верху трубы. Другим недостатком изделия, ограничивающим область и объем применения, является то, что оно производится на специфическом ткацком оборудовании, требует специальной пряжи, имеет малый объем производства и высокую стоимость, номенклатура заполнителей сетчатой оболочки ограничена минеральной ватой. Known thermal insulation product "puchshnur" [9, p. 17] which is a tourniquet made of incoherent mineral wool having a mesh braid of metallic or non-metallic filaments. Pukhshnur is intended for thermal insulation of pipelines of small diameter, curved surface of reinforcement, as well as for sealing joints in building structures. The shell (braid) allows you to keep mineral wool from sprawling, but the mesh braid with its oblique arrangement of threads has increased deformability for longitudinal compression-tension and transverse bending, which, however, gives the fluff cord the ability to be wound on the pipe. Therefore, puchshnur is malleable to bending and tension-compression, as well as to lateral compression. In connection with the foregoing, a puchshnur can not be used and is not used to fill the cavity of the panel, where such a sealant settles, and to insulate pipes of medium and large diameters, where it will sag and thin out on top of the pipe. Another disadvantage of the product, limiting the scope and scope of application, is that it is produced on specific weaving equipment, requires special yarn, has a small production volume and high cost, the range of mesh shell fillers is limited to mineral wool.
Известен ряд изобретений, одно из которых [10] взято за прототип, где минеральный уплотнитель, помещенный в жесткую и прочную плоскую оболочку (обшивки и обрамления панели), упруго сжат по толщине для увеличения сцепления с внутренней поверхностью оболочки с целью уменьшения осадки утеплителя. С этой же целью гофры панели выполнены входящими внутрь панели и вдавливающимися в утеплитель; в утеплитель вдавливаются также просечки специальной ленты, закрепленной за верх панели, чем утеплитель как бы подвешивается. A number of inventions are known, one of which [10] is taken as a prototype, where a mineral sealant, placed in a rigid and strong flat shell (paneling and framing), is elastically compressed in thickness to increase adhesion to the inner surface of the shell in order to reduce the settlement of the insulation. For the same purpose, the corrugations of the panel are made inside the panel and pressed into the insulation; The notches of a special tape fixed to the top of the panel are also pressed into the insulation, which makes the insulation suspended.
Недостатком этого технического решения является, кроме существенного усложнения конструкции, необходимость связного утеплителя (минерало-ватной плиты или прошивного мата, а не просто минеральной ваты) и осложнение сборки панели из-за необходимости дополнительной операции и специального стенда для обжатия утеплителя с большим усилием (площадь панели велика) при установке и креплении обшивки панели. Это техническое решение не обладает универсальностью, оно неприемлемо, например, для несвязной минеральной ваты и несвязных сыпучих утеплителей. Не распространяется оно и на область теплоизолирования трубопроводов и других криволинейных поверхностей строительных конструкций и технологических установок. The disadvantage of this technical solution is, in addition to a significant complication of the design, the need for a coherent insulation (mineral wool board or piercing mat, and not just mineral wool) and the complication of panel assembly due to the need for additional operation and a special stand for crimping the insulation with great effort (area panel is great) when installing and fixing the panel skin. This technical solution does not have universality, it is unacceptable, for example, for incoherent mineral wool and incoherent loose insulation. It does not apply to the field of thermal insulation of pipelines and other curved surfaces of building structures and technological installations.
Цель предлагаемого изобретения упростить и удешевить применение дисперсных несвязных теплоизоляционных материалов широкой номенклатуры, в т.ч. теплоизоляционных отходов промышленного и сельскохозяйственного производств, при универсальности технического решения как в отношении теплоизоляционного материала, так и в отношении формы теплоизоляционного слоя: плоского или цилиндрического в широком смысле слова, в т.ч. сводчатого, волнистого и т.п. The purpose of the invention is to simplify and reduce the cost of the use of dispersed, incoherent, heat-insulating materials of a wide range, including heat-insulating wastes of industrial and agricultural production, with the universality of the technical solution both in relation to the heat-insulating material and in relation to the shape of the heat-insulating layer: flat or cylindrical in the broad sense of the word, incl. vaulted, wavy, etc.
Поставленная цель достигается тем, что предлагается теплоизоляционный элемент, представляющий собой цилиндрическую оболочку из тонкого листового материала, заполненную объемно-напряженным упруго сжатым теплоизоляционным материалом, который распирает оболочку в радиальных и осевых направлениях до уровня, обеспечивающего реализацию несущей способности оболочки без потери ею общей и местной устойчивости и необходимое сцепление теплоизоляционного материала с внутренней поверхностью оболочки. This goal is achieved by the fact that a heat-insulating element is proposed, which is a cylindrical shell of thin sheet material, filled with a body-tensioned elastically compressed heat-insulating material, which bursts the shell in radial and axial directions to a level that ensures the realization of the bearing capacity of the shell without losing its general and local stability and the necessary adhesion of the insulating material with the inner surface of the shell.
Оболочка выполняется настолько тонкой, что только предварительно напряженная и подкрепленная изнутри теплоизоляционным материалом может выдержать действующие нагрузки. Оболочка может быть изготовлена из бумаги, полимерной пленки, фольги и быть многослойной из одного материала или нескольких. В качестве заполнителя оболочки могут быть использованы особо легкие и легкие мелкозернистые, среднезернистые и волокнистые теплоизоляционные материалы, в т. ч. отходы промышленного и сельскохозяйственного производств: минеральная вата, диспергированные полуфабрикаты и отходы производства и применения минерало-ватных изделий и пенопластов, древесная стружка, гидролизный лигнин, торф, надземные части растений, в числе которых соломенная сечка, полова злаков, костра льна, лузга семян подсолнечника и пр. The shell is so thin that only pre-stressed and reinforced with insulating material from the inside can withstand current loads. The shell can be made of paper, polymer film, foil and be multilayer of one material or several. Particularly light and light fine-grained, medium-grained and fibrous heat-insulating materials, including industrial and agricultural waste products: mineral wool, dispersed semi-finished products and waste products from the production and use of mineral wool products and foams, wood shavings, can be used as shell filler hydrolytic lignin, peat, aerial parts of plants, including straw section, sex of cereals, flax bonfire, husk of sunflower seeds, etc.
Сцепление теплоизоляционного материала с внутренней поверхностью оболочки осуществляется за счет вдавливания частиц теплоизоляционного материала в стенки оболочки и/или за счет сил трения между ними и внутреннего трения в теплоизоляционном материале. Это сцепление может быть изменено наличием покрытия внутренней поверхности оболочки. Другим средством удержания заполнителя в оболочке является наличие заглушек концов оболочки, сцепленных с внутренней поверхностью оболочки. Заглушка может быть изготовлена из формованного или волокнистого материала или представлять собой заполняющий оболочку дисперсный материал, омоноличенный известными способами. Края концов оболочки могут быть подогнуты внутрь, что также способствует удержанию утеплителя в оболочке. The adhesion of the heat-insulating material to the inner surface of the shell is carried out by pressing particles of the heat-insulating material into the walls of the shell and / or due to the forces of friction between them and internal friction in the heat-insulating material. This adhesion can be changed by coating the inner surface of the shell. Another means of retaining the aggregate in the shell is through the presence of plugs for the ends of the shell engaged with the inner surface of the shell. The plug may be made of a molded or fibrous material or may be a particulate material filling the shell, monolithic by known methods. The edges of the ends of the shell can be bent inward, which also contributes to the retention of the insulation in the shell.
Оболочка имеет форму прямого кругового цилиндра или прямого овального (поперечное сечение овал) цилиндра. The shell has the form of a straight circular cylinder or a straight oval (cross section oval) cylinder.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены:
на фиг. 1 главный вид элемента с местным разрезом, показывающим малую толщину материала оболочки и заполняющий ее теплоизоляционный дисперсный материал;
на фиг. 2 вид сбоку элемента для случая, когда он имеет форму кругового цилиндра;
на фиг. 3 вид сбоку элемента для случая, когда он имеет форму овального цилиндра;
на фиг. 4 главный вид плоского теплоизоляционного слоя, составленного из элементов, расположенных в один слой;
на фиг. 5 вид сбоку теплоизоляционного слоя плоской формы из элементов, расположенных в один слой;
на фиг. 6 вид сбоку теплоизоляционного слоя из элементов, расположенных в два слоя при квадратной укладке элементов;
на фиг. 7 вид сбоку теплоизоляционного слоя из элементов, расположенных в три слоя при треугольной укладке элементов;
на фиг. 8 вид сбоку теплоизоляционного слоя из элементов, имеющих форму овального цилиндра;
на фиг. 9 главный вид теплоизоляционного слоя при продольно-поперечной укладке элементов;
на фиг. 10. главный вид фрагмента цилиндрического теплоизоляционного слоя при однослойном расположении элементов, имеющих форму кругового цилиндра;
на фиг. 11. вид сбоку фрагмента цилиндрического теплоизоляционного слоя при однослойном расположении элементов, имеющих форму кругового цилиндра;
на фиг. 12. вид сбоку фрагмента цилиндрического теплоизоляционного слоя при однослойном расположении элементов, имеющих форму овального цилиндра;
на фиг. 13 главный вид элемента в разрезе с показом сил радиального и осевого распоров, действующих на оболочку;
на фиг. 14 вид сбоку элемента с показом сил радиального распора, действующих на оболочку;
на фиг. 15 главный вид элемента (вариант исполнения) с местными разрезами, показывающими, что концы оболочки снабжены заглушками;
на фиг. 16 главный вид элемента (вариант исполнения) с местными разрезами, показывающими, что концы оболочки могут быть подогнуты внутрь;
на фиг. 17 схема образования пристенных и межэлементных полостей (каналов) при квадратной укладке элементов;
на фиг. 18 схема образования пристенных и межэлементных полостей (каналов) при треугольной укладке элементов.The invention is illustrated by drawings, which represent:
in FIG. 1 is a top view of an element with a local section showing the small thickness of the shell material and the heat-insulating dispersed material filling it;
in FIG. 2 is a side view of an element for the case when it has the shape of a circular cylinder;
in FIG. 3 is a side view of an element for the case when it has the shape of an oval cylinder;
in FIG. 4 is the main view of a flat thermal insulation layer composed of elements arranged in one layer;
in FIG. 5 is a side view of a heat-insulating layer of a flat shape from elements located in one layer;
in FIG. 6 is a side view of a heat-insulating layer of elements arranged in two layers during square laying of elements;
in FIG. 7 is a side view of a heat-insulating layer of elements arranged in three layers during triangular laying of elements;
in FIG. 8 is a side view of a heat-insulating layer of elements having the shape of an oval cylinder;
in FIG. 9 is the main view of the heat-insulating layer during longitudinal-transverse laying of elements;
in FIG. 10. The main view of a fragment of a cylindrical heat-insulating layer with a single-layer arrangement of elements having the shape of a circular cylinder;
in FIG. 11. side view of a fragment of a cylindrical heat-insulating layer with a single-layer arrangement of elements having the shape of a circular cylinder;
in FIG. 12. side view of a fragment of a cylindrical heat-insulating layer with a single-layer arrangement of elements having the shape of an oval cylinder;
in FIG. 13 is a main sectional view of an element showing the forces of radial and axial spacers acting on the shell;
in FIG. 14 is a side view of an element showing radial thrust forces acting on a shell;
in FIG. 15 is the main view of the element (embodiment) with local cuts showing that the ends of the shell are provided with plugs;
in FIG. 16 is the main view of the element (embodiment) with local cuts showing that the ends of the shell can be bent inward;
in FIG. 17 diagram of the formation of wall and interelement cavities (channels) during the square laying of elements;
in FIG. 18 is a diagram of the formation of wall and inter-element cavities (channels) during triangular stacking of elements.
Позиция на фигурах чертежа обозначают: 1- теплоизоляционный элемент; 2 - оболочка теплоизоляционного элемента; 3 заполняющий оболочку дисперсный теплоизоляционный материал; 4 усилия радиального распора оболочки; 5 - усилия осевого распора оболочки; 6 сыпучий теплоизоляционный материал; 7 - заглушка конца оболочки; 8 подогнутые внутрь края оболочки; 9 пристенные воздушные полости (каналы) между элементами и стенками конструкции; 10 - межэлементные воздушные полости (каналы). The position in the figures of the drawing indicate: 1 - thermal insulation element; 2 - the shell of the insulating element; 3 dispersed insulating material filling the shell; 4 forces of radial thrust of the shell; 5 - efforts axial thrust shell; 6 bulk thermal insulation material; 7 - cap end of the shell; 8 bent inward edges of the shell; 9 wall air cavities (channels) between the elements and walls of the structure; 10 - inter-element air cavities (channels).
Устройство элемента 1 ясно из чертежа. Оболочка 2 элемента 1 склеена или сварена в виде цилиндра из тонкого листового материала и заполнена дисперсным теплоизоляционным материалом 3 (см. фиг. 1, 2, 3), находящимся в объемно-напряженном упруго сжатом состоянии. Поэтому заполнитель 3 распирает оболочку 2 в радиальных направлениях 4, а за счет сцепления (в т.ч. трения или приклейки) распирает оболочку 2 в осевых направлениях 5 (от середины к краям, см. фиг. 13 и 14), т.е. создает в оболочке радиальные и осевые напряжения растяжения. Кроме того, заполнитель фиксирует круглость или овальность оболочки и элемента в целом. The
Работу устройства рассмотрим в двух аспектах: теплофизическом и механическом. We will consider the operation of the device in two aspects: thermal and mechanical.
В теплофизическом отношении "работа" находящегося в оболочке упруго сжатого дисперсного теплоизоляционного материала принципиально не отличается от работы других теплоизоляционных материалов. Однако, наличие оболочки предохраняет теплоизоляционный материал от увлажнения капельной водой. Этот эффект может быть усилен, в случае пористого материала оболочки, ее гидрофобизацией. Проникновение влаги через торцы оболочки может быть снижено поверхностной гидрофобизацией заполнителя оболочки, а также применением заглушек из соответствующего материала. Основной особенностью предлагаемого решения, в теплофизическом отношении, является то, что теплоизоляционные элементы 1, уложенные в теплоизоляционную полсть конструкции, образуют пристенные 9 и межэлементные 10 воздушные полости (каналы), см. фиг. 17, 18. Эти полости малы по сечению и имеют форму, препятствующую развитию в них конкретной теплопроводности, а малоподвижных воздух прекрасный теплоизолятор. Эффективный коэффициент теплопроводности такого воздушного включения может быть меньше коэффициента теплопроводности теплоизоляционного заполнителя оболочки такого, как гидролизный лигнин, древесные опилки, или чуть больше, чем в случае минеральной ваты или половы. Сравнительная плотность (удельный вес) теплоизоляционного заполнителя оболочки и плотность воздуха, получим, что названные воздушные полости 9 и 10 значительно уменьшают массу и стоимость теплоизоляционного слоя, почти не изменяя теплоизоляционные свойства конструкции. Более того, названные полости-каналы играют существенную роль путей удаления влаги из утеплителя, накапливаемой обычно при транспортировке, монтаже и эксплуатации теплоизоляционных конструкций и ухудшающей вдвое-втрое теплоизоляционные свойства конструкции. In thermophysical terms, the “work” of an elastically compressed dispersed heat-insulating material located in the shell does not fundamentally differ from the work of other heat-insulating materials. However, the presence of a shell protects the insulating material from being wetted by drop water. This effect can be enhanced, in the case of a porous shell material, by its hydrophobization. The penetration of moisture through the ends of the shell can be reduced by surface hydrophobization of the shell aggregate, as well as the use of plugs from the corresponding material. The main feature of the proposed solution, in the thermophysical sense, is that the heat-insulating
Можно изменять сечение каналов, их форму и количество изменением диаметра элементов, переходом к многослойной (см. фиг. 6) треугольной (см. фиг. 7) укладке элементов, применением элементов овального сечения (см. фиг. 8, 12), что скажется на термическом сопротивлении теплоизоляционного слоя и осушающем влиянии пристенных и межэлементных каналов. You can change the cross-section of the channels, their shape and quantity by changing the diameter of the elements, switching to a multilayer (see Fig. 6) triangular (see Fig. 7) laying of elements, using elements of an oval section (see Fig. 8, 12), which will affect on the thermal resistance of the heat-insulating layer and the draining effect of wall and interelement channels.
Основной особенностью механической работы предлагаемого теплоизоляционного элемента является объемно-напряженное упруго сжатое (уплотненное) состояние материала в оболочке и соответственно напряженное состояние оболочки. Предварительно сжатый объемно-напряженный заполнитель и предварительно растянутая оболочка могут воспринимать значительные радиальные и осевые нагрузки уже в самом начале деформации, поэтому элемент обладает значительной жесткостью в этих направлениях. The main feature of the mechanical work of the proposed heat-insulating element is the body-stress elastically compressed (compacted) state of the material in the shell and, accordingly, the stress state of the shell. The pre-compressed volume-stressed filler and the pre-stretched shell can absorb significant radial and axial loads at the very beginning of deformation, therefore, the element has significant rigidity in these directions.
Благодаря радиальному силовому взаимодействию заполнителя и оболочки возникают силы трения 5 (см. фиг. 13) между ними, удерживающие утеплитель в сжатом по оси состоянии и создающие осевые напряжения растяжения в оболочке. Без этого при изгибе элемента тонкие материал оболочки в сжатой зоне потерял бы местную устойчивость с образованием складочек уже при незначительных поперечных нагрузках даже от собственного веса элемента. При наличии в оболочке предварительных напряжений растяжения, при изгибе элемента в сжатой зоне оболочки происходит сначала нейтрализация предварительных напряжений растяжения и лишь при значительных нагрузках появляются напряжения сжатия, которые могут и не достигнуть опасных значений. Кроме того, образованию складочек потери местной устойчивости оболочки препятствует наличие в оболочке радиально напряженного заполнителя, т.к. он сопротивляется вдавливанию материала оболочки внутрь. Заполнитель оболочки также в некоторой мере сопротивляется поперечному изгибу, благодаря предварительному осевому сжатию. Все это поддается инженерным методам расчета и не поясняется здесь. Due to the radial force interaction of the filler and the shell, friction forces 5 (see Fig. 13) arise between them, holding the heater in an axially compressed state and creating axial tensile stresses in the shell. Without this, when the element is bent, the thin shell material in the compressed zone would lose local stability with the formation of wrinkles even with insignificant transverse loads even from the dead weight of the element. In the presence of preliminary tensile stresses in the shell, when the element bends in the compressed zone of the shell, the preliminary tensile stresses are neutralized first and only at significant loads do compressive stresses appear that may not reach dangerous values. In addition, the formation of folds of loss of local stability of the shell is prevented by the presence of a radially stressed aggregate in the shell, since It resists indentation of the shell material inward. The shell aggregate also resists lateral bending to some extent due to pre-axial compression. All this lends itself to engineering methods of calculation and is not explained here.
При продольном сжатии элемента деформация сопротивляется и оболочка и заполнитель: оболочка благодаря предварительному ее растяжению и оптимальной (трубчатой) форме, заполнитель благодаря предварительному его сжатию. Деформация при продольном сжатии элемента будет малой, т.к. нагрузке сопротивляется оболочка оптимальной для этого (трубчатой) формы из материала сравнительно высокого модуля упругости. К тому же, оболочка подкреплена изнутри упруго сжатым наполнителем, что способствует реализации несущей способности оболочки. During longitudinal compression of an element, both the shell and the aggregate resist deformation: the shell due to its preliminary stretching and optimal (tubular) shape, and the filler due to its preliminary compression. The deformation during longitudinal compression of the element will be small, because the sheath is resisted by the shell that is optimal for this (tubular) shape from a material with a relatively high elastic modulus. In addition, the shell is internally supported by an elastically compressed filler, which contributes to the realization of the bearing capacity of the shell.
Для рассмотрения работы элемента на поперечное сжатие важно то, что заполнитель находится уже в сжатом состоянии, причем он зафиксирован в этом состоянии сравнительно жесткой оболочкой. Поэтому уже при небольшой деформации оболочка освобождается от своей функции удержания заполнителя, а заполнитель всем своим усилием предварительного сжатия начинает сопротивляться внешнему усилию. Поэтому деформация элемента при поперечном сжатии будет невелика, гораздо меньше, чем ненапряженного теплоизоляционного материала, т. е. элемент является достаточно жестким при поперечном сжатии. To consider the operation of the element under transverse compression, it is important that the aggregate is already in a compressed state, and it is fixed in this state by a relatively rigid shell. Therefore, even with a slight deformation, the shell is freed from its function of holding the aggregate, and the aggregate with all its pre-compression force begins to resist the external force. Therefore, the deformation of the element during transverse compression will be small, much less than the unstrained heat-insulating material, that is, the element is quite rigid during transverse compression.
Малая деформируемость элементов и упруго-напряженное состояние в продольном и поперечном направлениях обеспечит отсутствие их осадки в полости теплоизоляционной конструкции. При этом важно обеспечить отсутствие перемещения (осадки) заполнителя в оболочке, что осуществляется при достаточном сцеплении заполнителя с внутренней поверхностью оболочки. The low deformability of the elements and the elastic-stressed state in the longitudinal and transverse directions will ensure the absence of their precipitation in the cavity of the heat-insulating structure. It is important to ensure the absence of displacement (precipitation) of the aggregate in the shell, which is achieved with sufficient adhesion of the aggregate with the inner surface of the shell.
Необходимая величина сцепления теплоизоляционного материала с внутренней поверхностью оболочки определяется несколькими условиями. Минимальная величина названного сцепления определяется необходимостью донести (доставить) элемент до теплоизоляционной конструкции в целости, не высыпав заполнитель из оболочки, не сломав сам элемент. Если при этом элементы используются в горизонтальном положении в конструкции, где торцы элементов плотно замыкаются каким-либо элементом конструкции, например, обрамлением панели, то сцепление может быть меньше действующих на утеплитель транспортных и эксплуатационных усилий в осевом направлении. Более значительные величины сцепления могут понадобиться для обеспечения неоседания утеплителя в оболочке при вертикальном расположении элементов при их горизонтальном расположении в конструкциях, где торцы элементов будут открытыми; в этом случае необходимо обеспечить сцепление, превышающее действующие на заполнитель усилия. В случае материалов, частицы которых достаточно хорошо вдавливаются в стенки оболочки, имеют высокий коэффициент трения по оболочке и большое внутреннее трение, чем отличаются, например, древесная стружка, дробленые отходы пенопласта, названные условия могут быть обеспечены при простейшем исполнении элемента, представленного на фиг. 1. Другие материалы, например, перлитовый вспученный песок, древесные опилки, гранулированный пенополистирол, требуют дополнительных мер по удержанию крайних (у торцев элемента) порций заполнителя. Таких мер, как подгибка внутрь краев оболочки (см. фиг. 16), устройство заглушек (см. фиг. 15). Уместно сказать, что уменьшение площади сечения элемента приводит к увеличению отношения сил сцепления к инерционным и гравитационным усилиям и снижает способность дисперсного материала самопроизвольно выходить из открытого торца оболочки, что упрощает задачу удержаний крайних порций заполнителя. The required amount of adhesion of the insulating material to the inner surface of the shell is determined by several conditions. The minimum value of the named adhesion is determined by the need to bring (deliver) the element to the heat-insulating structure intact, without spilling aggregate from the shell, without breaking the element itself. If at the same time the elements are used in a horizontal position in the structure, where the ends of the elements are tightly closed by some structural element, for example, by framing the panel, the adhesion may be less than the axial transport and operating forces acting on the insulation. More significant adhesion values may be needed to ensure non-subsidence of the insulation in the shell with a vertical arrangement of elements when they are horizontally located in structures where the ends of the elements will be open; in this case, it is necessary to provide adhesion in excess of the forces acting on the aggregate. In the case of materials whose particles are pressed well enough into the walls of the shell, they have a high coefficient of friction over the shell and a large internal friction, which is the difference, for example, wood shavings, crushed polystyrene waste, the above conditions can be achieved with the simplest design of the element shown in FIG. 1. Other materials, such as perlite expanded sand, sawdust, granular polystyrene foam, require additional measures to hold the extreme (at the ends of the element) portions of aggregate. Such measures as folding inside the edges of the shell (see Fig. 16), the device plugs (see Fig. 15). It is appropriate to say that a decrease in the cross-sectional area of the element leads to an increase in the ratio of the adhesion forces to inertial and gravitational forces and reduces the ability of the dispersed material to spontaneously leave the open end of the shell, which simplifies the task of holding the extreme portions of the aggregate.
Важное для работы элемента трение между заполнителем и оболочкой можно регулировать изменением материала поверхности трения (изменяется коэффициент трения), в т.ч. за счет покрытия, например, парафином (уменьшение трения), битумом, клеем (увеличения трения и сцепления). В случае многослойной оболочки можно менять материал только внутреннего слоя для увеличения или уменьшения трения и сцепления заполнителя и оболочки. The friction between the filler and the shell, which is important for the element’s operation, can be controlled by changing the material of the friction surface (the coefficient of friction changes), including by coating, for example, with paraffin (reducing friction), bitumen, glue (increasing friction and adhesion). In the case of a multilayer shell, only the inner layer material can be changed to increase or decrease the friction and adhesion of the aggregate and the shell.
Степень упругого сжатия (уплотнения) теплоизоляционного материала в оболочке неоднозначно влияет на теплопроводность материала, и на прочность элемента. Так, рыхлая минеральная вата имеет большую теплопроводность, чем оптимально уплотненная. А при более высокой, чем оптимальная плотности теплопроводность повышается. При этом соответственно меняется и стоимость теплоизоляции. С повышением степени уплотнения и, соответственно, упругого напряжения заполнителя растут радиальные и могут расти осевые напряжения в оболочке. До определенного уровня этот рост положительно сказывается на несущей способности элемента и сцепления наполнителя с оболочкой, а при дальнейшем росте прочность элемента может снизиться. Однако, следует учесть возможность применения более прочной оболочки за счет ее материала, его толщины, числа и набора слоев. The degree of elastic compression (compaction) of the insulating material in the shell ambiguously affects the thermal conductivity of the material, and the strength of the element. So, loose mineral wool has a higher thermal conductivity than optimally compacted. And at a higher than optimal density, the thermal conductivity increases. At the same time, the cost of thermal insulation changes accordingly. With an increase in the degree of compaction and, accordingly, the elastic stress of the aggregate, radial stresses grow and axial stresses in the shell can increase. To a certain level, this growth has a positive effect on the bearing capacity of the element and the adhesion of the filler to the shell, and with further growth, the strength of the element may decrease. However, one should take into account the possibility of using a stronger shell due to its material, its thickness, number and set of layers.
Относительно длины элемента можно отметить, что более длинные элементы требуют более прочной оболочки (иногда это может оказаться неэкономичным), чтобы выдержать больший изгибающий момент от действующих нагрузок. Но необходимость может быть снята более рациональным опиранием элемента в технологической оснастке и в теплоизоляционной конструкции. Regarding the length of the element, it can be noted that longer elements require a stronger shell (sometimes this may turn out to be uneconomical) in order to withstand a greater bending moment from acting loads. But the need can be removed by a more rational support of the element in technological equipment and in the heat-insulating structure.
Выбор материала оболочки, его толщины, количества и набора слоев определяется необходимыми физико-химическими свойствами и экономическими показателями элемента с учетом особенностей и возможностей принятого заполнителя оболочки. Самым простым, дешевым и технологичным материалом для оболочки является бумага, с учетом разнообразия ее видов по маркам, толщине, прочности, видов пропитки, наличия дублирующей полимерной пленки и т.п. Приемлема мешочная бумага (крафт-бумага), как наиболее распространенная, дешевая, прочная, а также битуминированная мешочная бумага повышенной влаго- и биостойкости. Еще более влагостойкой и водонепроницаемой будет полимерная пленочная оболочка, однако, более дорогой и менее жесткой. Оболочка из фольги отличается влагостойкостью, атмосферостойкостью, высокой теплостойкостью, прочностью, жесткостью; такой комплекс свойств может оказаться наиболее приемлемым для теплоизоляции трубопроводов и технологических установок, несмотря на относительно высокую стоимость элементов с такой оболочкой. Сочетание различных материалов в многослойной оболочке позволяет получить необходимый набор свойств оболочки и элемента в целом при умеренной стоимости. The choice of shell material, its thickness, quantity and set of layers is determined by the necessary physico-chemical properties and economic performance of the element, taking into account the features and capabilities of the accepted shell filler. The simplest, cheapest and most technologically advanced material for the casing is paper, taking into account the diversity of its types by grades, thickness, strength, types of impregnation, the presence of a duplicate polymer film, etc. Acceptable bag paper (kraft paper), as the most common, cheap, strong, as well as bituminized bag paper of increased moisture and biostability. The polymer film sheath will be even more moisture resistant and waterproof, however, more expensive and less rigid. The foil shell is characterized by moisture resistance, weather resistance, high heat resistance, strength, rigidity; such a set of properties may turn out to be the most acceptable for thermal insulation of pipelines and technological installations, despite the relatively high cost of elements with such a shell. The combination of different materials in a multilayer shell allows you to get the necessary set of properties of the shell and the element as a whole at a moderate cost.
В качестве заполнителя оболочки элемента может быть принят любой, практически, дисперсный легкий материал, при этом область применения таких элементов зависит и от материала оболочки, а определенная компромиссом между свойствами элементов и продуманностью теплоизоляционной конструкции, применительно к условиям эксплуатации. Так, некоторые небиостойкие и водопоглощающие материалы (древесная стружка, опилки, солома и т.п.) могут быть применены с антисептированием и даже гидрофобизацией в конструкциях, где исключено попадание воды в теплоизоляционную полость, или без названных обработок в сухих условиях эксплуатации утеплителя. В то же время, другой органический материал, гидролизный лигнин, является биостойким, но имеет высокое водопоглощение при умеренной гигроскопичности, и может быть защищен от излишнего увлажнения даже в бумажной гидрофобизированной оболочке. Другой органический (искусственный) материал гранулированный пенополистирол биостоек, имеет низкое водопоглощение и малую гигроскопичность, что позволяет применять его без какой-либо обработки в самых тяжелых температурно-влажностных условиях, разумеется, при соответствующем материале оболочки. Any practically dispersed light material can be used as a filler for the element shell, and the field of application of such elements also depends on the material of the shell, and a certain compromise between the properties of the elements and the reasonableness of the heat-insulating structure as applied to operating conditions. So, some non-stable and water-absorbing materials (wood shavings, sawdust, straw, etc.) can be used with antiseptics and even hydrophobization in structures where water does not enter the heat-insulating cavity, or without the above treatments in dry conditions of operation of the insulation. At the same time, another organic material, hydrolytic lignin, is biostable, but has high water absorption with moderate hygroscopicity, and can be protected from excessive moisture even in a hydrophobized paper shell. Another organic (artificial) material is granular polystyrene foam, it is bio-resistant, has low water absorption and low hygroscopicity, which allows it to be used without any treatment in the most severe temperature and humidity conditions, of course, with the corresponding shell material.
В связи со сказанным, приводимый перечень теплоизоляционных заполнителей оболочки элемента не исчерпывает всех возможных вариантов, а включает самые массовые и высокоэффективные: древесная стружка, минеральная вата, отходы производства минеральной ваты (некондиция), отходы производства и применения минерало-ватных изделий, дисперсные полуфабрикаты (гранулированный полистирол) и отходы производства и применения пенопластов, гидролизный лигнин, соломенная сечка, полова злаков, костра льна, лузга семян подсолнечника, торф. In connection with the above, the list of heat-insulating fillers of the shell of the element does not exhaust all possible options, but includes the most popular and highly efficient ones: wood shavings, mineral wool, waste from the production of mineral wool (non-standard), waste from the production and use of mineral-cotton products, dispersed semi-finished products ( granular polystyrene) and waste products from the production and use of foams, hydrolysis lignin, straw section, sex of cereals, flax bonfire, husk of sunflower seeds, peat.
Приведенные далеко неполные сведения об устройстве, работе и применении элементов представляются автору необходимыми для показа многофакторности предложенного технического решения, широты возможностей в его реализации, новизне и полезности. Отсутствие в описании инженерных расчетов и конкретных данных о показателях различных изделий также объясняется многофакторностью технологического решения: в каждом конкретном случае данные и показатели определяются по результатам исследований, испытаний и расчетов, в т.ч. экономических. The far-from-complete information about the device, work and application of the elements is presented to the author as necessary to show the multifactorial nature of the proposed technical solution, the breadth of possibilities in its implementation, novelty and usefulness. The absence in the description of engineering calculations and specific data on the performance of various products is also explained by the multifactorial nature of the technological solution: in each case, the data and indicators are determined by the results of studies, tests and calculations, including economic.
Предлагаемый теплоизоляционный элемент имеет преимущества перед многими аналогами, особенно в части использования теплоизоляционных отходов, а по сравнению с прототипом следует назвать основным преимуществом отсутствие осадки утеплителя в полости теплоизоляционной конструкции, достигаемое при более простом и универсальном техническом решении, которое уже достаточно подробно описано. Дополним сказанное сравнением площадей сцепления теплоизоляционного материала с оболочками: у прототипа, при вертикальном расположении панели с горизонтальными гофрами и у изобретения в случае теплоизоляционной полости таких же размеров, без входящих внутрь гофр, при вертикальном расположении элементов. По прототипу теплоизоляционная полость панели толщиной 100 мм и размерами 1000х1000 мм будет иметь площадь напряженного контакта утеплителя с оболочкой 2 м2 без учета гофр, складок ленты и около 2,5-3 м2 с их учетом. Теплоизоляционный слой из круглых элементов диаметром 50 мм (двухслойная укладка) дает одноименную площадь 6 м2, что предопределяет лучшую, чем у прототипа, возможность удержания утеплителя без оседания. В еще большей мере отсутствию осадки утеплителя способствует осевое (по вертикали) предварительное упругое сжатие утеплителя в оболочках, что вообще отсутствует в прототипе. Оба названных фактора высокая площадь сцепления и осевое предварительное сжатие, обеспечивают возможность применения дисперсных утеплителей широкой номенклатуры в отличие от прототипа, где, несмотря на входящие в утеплитель гофры и просечки дополнительной ленты, применяется только связный и только волокнистый (минерало-ватный) утеплитель. Кроме того, предлагаемые элементы проще в применении, т.к. их укладка в теплоизоляционную полость конструкции не сопровождается неизбежной в прототипе прирезкой утеплителя по ширине (просто укладывается соответствующее ширине полости количество элементов) и не сопровождается обжатием утеплителя при установке обшивки панели в специальном стенде. Предлагаемое решение органолептичнее в отношении минерало-ватных и некоторых других материалов, т.к. рабочий касается руками приятных на ощупь и безвредных оболочек, а не колкой минваты; в эксплуатации уменьшается выход частиц минваты (и других материалов) в помещения, что можно отнести к повышению экологичности. Предлагаемые элементы могут заменить в ряде случаев вредные для здоровья минерало-ватные изделия на фенольном связующем, могут решить и такую экологическую проблему, как утилизация довольно распространенных видов отходов, например, гидролизного лигнина.The proposed heat-insulating element has advantages over many analogues, especially in terms of the use of heat-insulating waste, and in comparison with the prototype, the main advantage is the absence of precipitation of the insulation in the cavity of the heat-insulating structure, achieved with a simpler and more universal technical solution, which has already been described in sufficient detail. Let us supplement what has been said by comparing the adhesion areas of the heat-insulating material with the shells: for the prototype, with a vertical arrangement of panels with horizontal corrugations and for the invention in the case of a heat-insulating cavity of the same dimensions, without corrugations inside, with a vertical arrangement of elements. According to the prototype, the heat-insulating cavity of the panel with a thickness of 100 mm and dimensions of 1000x1000 mm will have an area of intense contact of the insulation with the shell of 2 m 2 excluding corrugations, tape folds and about 2.5-3 m 2 taking them into account. The heat-insulating layer of round elements with a diameter of 50 mm (two-layer laying) gives the same area of 6 m 2 , which determines the better than the prototype, the ability to hold the insulation without settling. To an even greater extent, the absence of insulation precipitation is facilitated by the axial (vertical) preliminary elastic compression of the insulation in the shells, which is generally absent in the prototype. Both of these factors have a high adhesion area and axial pre-compression, which make it possible to use dispersed heaters of a wide range, unlike the prototype, where, despite the corrugations and perforations of the additional tape included in the insulation, only cohesive and only fibrous (mineral-cotton) insulation is used. In addition, the proposed elements are easier to use, because their laying in the heat-insulating cavity of the structure is not accompanied by the inevitable cutting of the insulation in width in the prototype (the number of elements corresponding to the width of the cavity is simply laid) and is not accompanied by compression of the insulation when installing the panel skin in a special stand. The proposed solution is more organoleptic in relation to mineral-cotton and some other materials, because the worker touches with his hands pleasant to the touch and harmless shells, and not with chopped minvata; in operation, the yield of minvata particles (and other materials) to the premises decreases, which can be attributed to increased environmental friendliness. The proposed elements can replace, in some cases, unhealthy mineral wool products with a phenolic binder, and can also solve such an environmental problem as the disposal of fairly common types of waste, for example, hydrolysis lignin.
Далее, в отличие от прототипа предлагаемые элементы универсальны не только в отношении вида теплоизоляционного материала и материала оболочки, но и в отношении формы теплоизоляционной конструкции, т.к. годятся и для плоских и для криволинейных конструкций, в т.ч. трубопроводов, цилиндрических домиков, арочных покрытий, складчатый конструкций и т.п. Отличительная универсальность проявляется и в пригодности элементов для различных видов ограждающих конструкций: металлических панелей с обычными гофрами (наружу) при любом их направлении и форме и без них, бетонных и кирпичных стен, деревянных панелей и др. Further, in contrast to the prototype, the proposed elements are universal not only in terms of the type of heat-insulating material and shell material, but also in terms of the shape of the heat-insulating structure, because suitable for both flat and curved structures, incl. pipelines, cylindrical houses, arched coatings, pleated structures, etc. Distinctive versatility is manifested in the suitability of elements for various types of enclosing structures: metal panels with ordinary corrugations (outward) with any direction and shape and without them, concrete and brick walls, wooden panels, etc.
Важным преимуществом предлагаемого изобретения является наличие уже упомянутых пристенных и межэлементных воздушных каналов в теплоизоляционном слое из элементов; через эти каналы будет удаляться обычно накапливаемая утеплителем влага (естественная или искусственная сушка утеплителя); это очень важно, т.к. влажный утеплитель плохой теплоизолятор. Отмеченная возможность гидрофобизации элементов не только эффективна против намокания теплоизоляционного материала, но и весьма экономична по расходу гидрофобизатора. An important advantage of the invention is the presence of the already mentioned wall and element air channels in the insulating layer of elements; usually moisture accumulated by the insulation will be removed through these channels (natural or artificial drying of the insulation); it is very important, because wet insulation poor heat insulator. The noted possibility of hydrophobization of the elements is not only effective against wetting of the insulating material, but also very economical in terms of the consumption of water repellent.
Простота конструкции элемента предопределяет простоту технологии изготовления, а малые размеры элемента компактность технологического оборудования и, соответственно, малые капитальные затраты и быстрое освоение производства. The simplicity of the element design determines the simplicity of the manufacturing technology, and the small size of the element is the compactness of the technological equipment and, consequently, low capital costs and rapid development of production.
Экономические преимущества элементов доказывает сравнение по стоимости с близкими по качеству минерало-ватными плитами: по данным 1994 года теплоизоляционный слой из элементов с древесной стружкой (отход) в 4 раза дешевле минерало-ватной теплоизоляции. Очевидно, что дисперсные несвязные теплоизоляционные материалы дешевы, особенно отходы; в технологии элементов отсутствуют трудоемкие и энергоемкие технологические операции введения связующего в дисперсный материал, формования изделий сравнительно больших размеров и их отвердения (сушки). The economic advantages of the elements are proved by a comparison in cost with mineral-cotton boards of similar quality: according to 1994 data, the heat-insulating layer of elements with wood shavings (waste) is 4 times cheaper than mineral-cotton insulation. Obviously, dispersed, incoherent heat-insulating materials are cheap, especially waste; in the technology of elements there are no labor-consuming and energy-intensive technological operations of introducing a binder into a dispersed material, molding products of relatively large sizes and hardening (drying).
Для проверки основных технических решений изготовлена партия элементов с однослойной оболочкой из мешочной бумаги, заполненной обычной фрезерной древесной стружкой. Длина элемента 600 мм, диаметр 60 мм, масса 0,2±0,02 кг. Приведенная (усредненная по бумаге и стружке) плотность элемента 120 кг/м3; плотность теплоизоляционного слоя из таких элементов при "квадратной" упаковке их равна 95 кг/м3; это позволяет классифицировать такую теплоизоляцию как низкой плотности.To check the basic technical solutions, a batch of elements with a single-layer shell of bag paper filled with conventional milling wood chips was made. Element length 600 mm, diameter 60 mm, weight 0.2 ± 0.02 kg. The reduced (averaged over paper and shavings) element density is 120 kg / m 3 ; the density of the heat-insulating layer of such elements with their "square" packaging is 95 kg / m 3 ; this allows classifying such thermal insulation as low density.
При поперечном сжатии слоя из таких элементов стандартной пробной нагрузкой 0,5 КПа остаточной деформации элементов не наблюдается; при стандартной испытательной нагрузке 2 КПа относительно сжатие составило около 14% что соответствует сжимаемости полужестких теплоизоляционных материалов. При снятии испытательной нагрузки элементы частично восстанавливают свою форму. При продольном сжатии первичный признак исчерпания несущей способности (образование поперечной складочки потери местной устойчивости оболочки) наступает при нагрузке в среднем 52 H, что превышает вес элемента в 26 раз, в то время как, например, максимальная транспортная перегрузка четырехкратная. Деформация при продольном сжатии составила 6 мм или всего 1% что позволяет отнести такой материал к группе твердых (в осевом направлении). При снятии нагрузки названная складочка расправляется и длина элемента полностью восстанавливается; это указывает на устойчивость элементов против оседания, а также доказывает наличие предварительных упругих напряжений сжатия в заполнителе и растяжения в оболочке. Отмеченная в описании и подтвержденная при испытаниях анизотропность жесткости элемента может быть целесообразно использована в конструкциях. When the layer of such elements is transversely compressed by a standard test load of 0.5 KPa, no residual deformation of the elements is observed; at a standard test load of 2 kPa, the relative compression was about 14%, which corresponds to the compressibility of semi-rigid heat-insulating materials. When removing the test load, the elements partially restore their shape. With longitudinal compression, the primary sign of exhaustion of the bearing capacity (the formation of a transverse fold of loss of local stability of the shell) occurs at an average load of 52 N, which exceeds the weight of the element by 26 times, while, for example, the maximum transport congestion is fourfold. The deformation during longitudinal compression was 6 mm, or only 1%, which makes it possible to classify such a material as a solid group (in the axial direction). When removing the load, the named fold straightens out and the length of the element is completely restored; this indicates the stability of the elements against subsidence, and also proves the presence of preliminary elastic compressive stresses in the filler and tension in the shell. The anisotropy of the stiffness of the element noted in the description and confirmed during testing can be expediently used in designs.
Для сравнения испытана оболочка без заполнителя. Она практически лишена несущей способности на поперечное сжатие и поперечный изгиб; при продольном сжатии образование складочки происходит при нагрузке около 9 H, что в 5 раз меньше, чем у элемента; этим подтверждается большое влияние предварительного распора оболочки и наличие в ней упругого сжатого заполнителя. For comparison, a shell without aggregate was tested. It is practically devoid of bearing capacity for transverse compression and transverse bending; during longitudinal compression, folding occurs at a load of about 9 H, which is 5 times less than that of the element; this confirms the great influence of the preliminary expansion of the shell and the presence of an elastic compressed aggregate in it.
Устойчивость элемента против осадки в целом и заполнителя внутри него при динамическом нагружении испытывалась известным способом: сбрасыванием элемента вертикального расположения с высоты 200 мм на жесткий пол. Даже после 20 сбрасываний осадка стружки отсутствует, длина элемента сохраняется, отмечено обратимое образование поперечной складочки в нижней части оболочки. The stability of the element against upsetting as a whole and the aggregate inside it under dynamic loading was tested in a known manner: dropping the vertical element from a height of 200 mm to a hard floor. Even after 20 drops, there is no chip residue, the length of the element is preserved, a reversible formation of a transverse fold is noted in the lower part of the shell.
Приведенные сведения и результаты испытаний доказывают возможность достижения поставленной цели при простом, универсальном, технологичном, экономичном и экологичном техническом решении. The given information and test results prove the possibility of achieving the goal with a simple, universal, technological, economical and environmentally friendly technical solution.
Источники информации. Sources of information.
1. Горлов Ю. П. и др. Технология теплоизоляционных материалов. М. Стройиздат, 1980, 399 с. 1. Gorlov Yu. P. et al. Technology of heat-insulating materials. M. Stroyizdat, 1980, 399 p.
2. Смирнов А. Конструкция садовых домиков // Сельское строительство. М. В/О "Агропромиздат", 1988, N 2, с. 57-58. 2. Smirnov A. Construction of garden houses // Rural construction. M. V / O "Agropromizdat", 1988,
3. Трехслойные панели в сборно-разборном строительстве. /Под общ. ред. Бровченко М. Д. Львов: "Вища школа", 1978, 155 с. 3. Three-layer panels in collapsible construction. / Under the total. ed. Brovchenko M. D. Lvov: "Vishcha school", 1978, 155 pp.
4. Авт. св. СССР N 1661325, кл. E 04 C 2/26, 1991. 4. Auth. St. USSR N 1661325, class E 04
5. Авт. св. СССР N 1664991, кл. E 04 C 2/26, 1991. 5. Auth. St. USSR N 1664991, class E 04
6. Авт. св. СССР N 1664992, кл. E 04 C 2/26, 1991. 6. Auth. St. USSR N 1664992, class E 04
7. Авт. св. СССР N 1671815, кл. E 04 C 2/10, 1991. 7. Auth. St. USSR N 1671815, class E 04
8. Авт. св. СССР N 992694, кл. E 04 C 2/26, 1983. 8. Auth. St. USSR N 992694, class E 04
9. Бельский В. И. и др. Тепловая изоляция / Под ред. Кузнецова Г. Ф. Изд. 2-е перераб. и доп. М. Стройиздат, 1973, с.439. 9. Belsky V. I. et al. Thermal insulation / Ed. Kuznetsova G.F. 2nd rev. and add. M. Stroyizdat, 1973, p. 439.
10. Авт. св. СССР N 1666669, кл. E 04 C 2/32, 1991. 10. Auth. St. USSR N 1666669, class E 04
Claims (24)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95118982A RU2099486C1 (en) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | Universal heat-insulating member of heat-insulated constructions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95118982A RU2099486C1 (en) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | Universal heat-insulating member of heat-insulated constructions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95118982A RU95118982A (en) | 1997-11-20 |
| RU2099486C1 true RU2099486C1 (en) | 1997-12-20 |
Family
ID=20173583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95118982A RU2099486C1 (en) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | Universal heat-insulating member of heat-insulated constructions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2099486C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499105C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | Design of construction external barrier of high thermal resistance |
| RU2524099C1 (en) * | 2013-06-05 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Method for producing light material |
| RU177937U1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-03-16 | Автономная Некоммерческая Организация "Национальное Экспертное Объединение "Сросэкспертиза" | Building element |
| RU2731598C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-09-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Heat insulating panel |
| RU223372U1 (en) * | 2023-10-05 | 2024-02-15 | Андрей Евгеньевич Лоскутов | INTERNATIONAL INSULATION |
-
1995
- 1995-11-09 RU RU95118982A patent/RU2099486C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SU, авторское свидетельство, 1666669, кл. E 04 C 2/32, 1991. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499105C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | Design of construction external barrier of high thermal resistance |
| RU2524099C1 (en) * | 2013-06-05 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Method for producing light material |
| RU177937U1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-03-16 | Автономная Некоммерческая Организация "Национальное Экспертное Объединение "Сросэкспертиза" | Building element |
| RU2731598C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-09-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Heat insulating panel |
| RU223372U1 (en) * | 2023-10-05 | 2024-02-15 | Андрей Евгеньевич Лоскутов | INTERNATIONAL INSULATION |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9689165B2 (en) | Self supportive panel system | |
| US4940364A (en) | Concrete construction units and multi-ply concrete composites made therefrom | |
| CN101233360B (en) | Insulated pipe and method for preparing same | |
| AU683462B2 (en) | Yieldable confined core mine roof support | |
| US6705055B2 (en) | Building element | |
| US3094447A (en) | Method of making an insulated roof | |
| EP0260911A2 (en) | Roof system | |
| CA1191033A (en) | Culvert | |
| WO1998017870A1 (en) | Elasticized geosynthetic panel, geofoam composition and method | |
| RU2099486C1 (en) | Universal heat-insulating member of heat-insulated constructions | |
| KR20180027577A (en) | Systems, methods and apparatus for compression insulation | |
| US4294875A (en) | Insulation panel | |
| CA2231346C (en) | Two-part collapsible corrugated paper form void | |
| US5855808A (en) | Concrete forming member | |
| WO1995030808A1 (en) | Building elements | |
| US4804578A (en) | Insulated roof board | |
| KR19990087176A (en) | Insulation for clamping fixtures between roof rafters or beams of other wooden constructions | |
| WO1991014828A1 (en) | Compressed material and uses and methods for the use thereof | |
| US2339326A (en) | Cellulosic product | |
| US7188455B2 (en) | Roofing element | |
| WO2011150901A2 (en) | Panel with cellular structure | |
| RU39673U1 (en) | SHEET HEAT-INSULATING MATERIAL | |
| RU177937U1 (en) | Building element | |
| CN2358140Y (en) | Light heat insulating compounded waterproof roll-form material | |
| PL204114B1 (en) | Flat or flat inclined roof construction and associated insulating element |