TW533291B - System for thermally insulating tubular bodies - Google Patents

Description

533291 A7 B7 五、發明説明（j 發明範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是關於一種管狀物體的隔熱系統，諸如用於傳 送冷或熱流體的管子。 發明背景 很多種隔熱系統是習知的。特別地，已知爲了形成任 何形狀的物體之外層，可以提供此物體以雙外壁，其內部 空間可以安置具有低熱傳導率的材料，諸如礦物棉、玻璃 棉或聚氨基鉀酸酯。 經濟部智慧財產局Μ工消f合作社印製 然而，此材料的隔離性質不很高，且在某些狀況，需 要使用大的厚度，以使物體的內部溫度維持常數。此是諸 如用於傳送原油的海底管子之狀況，其大體上由二同軸的 不銹鋼管形成，其中油在內管中流動，而外管充當保護物 。爲了允許長距離的油管且避免它的黏性增加，它必須維 持在約6 0至9 0 °C之間的上升溫度之間，所以，在二管 之間的內部空間中插入大量隔離材料。此必須使用一外部 尺寸大的管，結果，管子的總體積與重量顯著增加，因爲 外管所需要的鋼的數量以其直徑的函數快速上升，而且， 生產管子的成本成比例增加。 另外，同軸的管之間的內部空間可能清空，以利用真 空的低熱傳導率，達成管子的隔離。然而，在此狀況，管 子的構造變成更複雜，且必須在相同的內部空間中安置一 種能夠吸收氣體的吸收材料，其可自形成二管的鋼中除去 氣體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -4 - 533291 A7 B7 五、發明説明（2> (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又有由封套形成之眾人皆知之淸空的隔離嵌板，其中 存在一真空的充塡材料。封套用於防止（或盡可能減少） 大氣壓力氣體進入嵌板中，以維持一真空位準，其符合於 用途所需要的隔熱程度。爲了此目的，封套由所謂「屏障 」箔片製成’其特徵爲盡可能減少的透氣度，箔片可由單 一元件形成’但通常是多層的不同元件。在多層的狀況， 「屏障」效應是由一元件層提供，而其他層大體上具有機 械式支撐與保護屏障層的功能。相反地，充塡材料主要具 有的功能是當嵌板中建立真空時維持封套的對立面隔開， 且必須具有多孔性或不均勻的內部結構，以致於其多孔性 或空間可以淸空，以執行隔離功能。此材料可以是無機物 ’諸如矽石粉末、玻璃纖維、氣凝膠、矽藻類土等；或聚 合物，諸如聚氨基鉀酸酯或聚苯乙烯剛性泡沬，二者皆是 板或粉末的形式。 由於它們的很低的熱傳導率，很薄的淸空的嵌板適於 執行油導管的有效隔離。所以，可以減少此導管之內部空 間的內部尺寸，於是克服上述問題。 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 例如，公告P C T W〇0 1 / 3 8 7 7 9號描述一 種淸空的隔離嵌板，其係管狀且適於安置在用於油管的海 底導管周圍。 然而，此嵌板之第一個不方便之處是它們的封套之脆 性，其可能容易破裂而允許氣體進入嵌板。此顯然危及嵌 板的隔離性質，且在海底管線的狀況，它導致不可修理的 損害，因爲不能夠修理損害的嵌板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -5- 533291 A7 B7 五、發明説明（j 淸空的嵌板之另一缺點在於它們不能適當隔離管狀物 體。實際上，它們大體上是平面形，且必須彎曲，以並排 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 設定二對立的邊緣，使它們配合油導管之管狀的內部空間 〇 然而，依此方式彎曲之淸空的嵌板不能將管子的內管 完美地隔離，特別是對應於所保留的邊緣之區域可能變成 隔離不良。特別是在該區域中，內管可能發生冷卻，結果 ，流動於內管中的油也變冷，於是加厚，且造成管子之部 分堵塞。 發明槪要 所以，本發明的目的是提供一種用於管狀物體之隔離 系統’其無此不便之處。該目的之達成是藉由一種隔離系 統，其主要特徵敘述於申請專利範圍第1項中，其他的特 性敘述於後續的申請專利範圍中。 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 依據本發明的隔離系統可以容易地構建，且包括至少 二薄而淸空的嵌板，其互相重疊且安置，以將一管狀物體 完美地隔離。 依據本發明之一較佳實施例，隔離系統的至少一淸空 的嵌板使用聚合物材料當作充塡材料，而至少另一嵌板使 用惰性材料的粉末，其平均粒子尺寸小於1 〇 〇毫微米， 較佳爲在約2與2 0毫微米之間。由於具有不同特徵之二 充塡材料的配合，依據本發明之此實施例的隔離系統特別 適於將溫度頗不同於周圍環境的管狀物體隔離，例如，管 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（2丨0x 297公ϋ 一 533291 Α7 Β7 五、發明説明（j 線’其中油在升高的溫度流動，且管線被投入深海的水中 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 含有該惰性粉末的嵌板實際上對於高溫的忍受程度優 於含有聚合物充塡材料者，於是可以當作後述物件的保護 物’後述物件如果長時間暴露於高溫時，其隔離特徵將以 不可預測的方式改變，而具有明顯老化的現象。 此外’基於惰性粉末的嵌板在破裂時的隔熱特徵之改 變較小。實際上，含有惰性粉末的嵌板之熱傳導率在空氣 進入時只略微改變，於是當內部壓力高達數十毫巴時保持 低於約8 m W/m K，且在內部壓力到達1巴時到達約 2 0 m W/m K的最大値。相反地，在基於聚合物泡沬的 嵌板中’當內部壓力是約1毫巴時，熱傳導率自約1 〇 m W/m K快速上升，直到在大氣壓力的約3 5 m w/ m K。因此’對於第一嵌板而言，必須使用含有銘范的封 套’對於第二嵌板而言，可以使用多層塑膠之更具抗力的 封套。 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 圖式簡單說明 在閱讀實施例之詳細說明並參考附圖時，專精於此技 藝的人可以明白依據本發明之隔離系統的其他優點與特性 ，其中： 圖1顯示雙壁導管的剖視圖，依據本發明之該實施例 的隔離系統插入其內部空間中；而 圖2顯示圖1之導管的縱向剖視圖。 本紙張尺度適用中關家標準（CNS) M規格（2ωχ 297公褒 1 ' 533291 A7 ___ ___B7 五、發明説明（$ 元件對照表 1 :內管 2 :外管 3 :內部空間 4 :嵌板 4 :嵌板 5 :邊緣 5 ’ ：邊緣 6 · _部邊緣 6 ’ ：端部邊緣 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佳實施例詳細說明 篸考圖1 ，其顯示，管子-其中安裝有依據本發明的 隔離系統-以習知的方式由一內管1與一外管2形成，外 管2與內管1共軸，且其直徑是俾使在該管之間有一內部 空間3。待隔離的流體-例如，油—在管1的內部流動。 在用於運輸油的海底管的狀況，管1與2可以由任何適當 的材料製成，例如，不銹鋼。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在內部空間3中配置有二淸空的嵌板4與4 ’ ，各嵌 板係滾轉，以並排設定它的二對立的邊緣5與5 ’ ，其平 行於滾轉軸線。另二邊緣-其垂直於滾轉軸線-於是形成 滾轉的嵌板4與4 ’之端部邊緣6與6 ’ 。依此方式，淸 空的嵌板4與4 ’係管狀配置，且配合內部空間的管狀。 該對立的邊緣5與5 ’可以藉由任何.習知的方式-例如， 藉由熱密封-互相密封。 二如此滾轉的嵌板4與4 ’變成往復插入，其方式是 俾使嵌板4的邊緣5與嵌板4 ’的邊緣5 ’交錯，且較佳 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） 533291 A7 B7 五、發明説明（d 爲配置在與該邊緣5 ’於直徑方向對立的位置。 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本I) 依據本發明之一較佳實施例，滾轉的嵌板4之端部邊 緣6也與滾轉的嵌板4 ’之端部邊緣6 ’交錯，如圖2所 示。 此交錯的配置可以獲得實質上均勻的隔熱，因爲由於 其他嵌板的存在，防止外部環境與待隔離物體之間的熱流 通，其可能經由一嵌板之邊緣之隔離不良的區域而發生。 此外，如果二嵌板之一於管子構建期間或構建以後破裂， 則由於另一嵌板的存在，可以確保熱保存的品質。 隔離系統也可以包括多於二的嵌板，例如，三或四。 該嵌板可以完全是相同的種類或不同的種類，特別地，可 以包括一傳統封套-例如，多層型式-與無機或聚合物、 不連續或多孔性、充塡材料。 經濟部智您財產局肖工消費合作社印製 依據本發明之一較佳實施例，淸空的嵌板是二型式： 至少一嵌板包括一聚合物-例如，聚氨基鉀酸酯-充塡材 料，而至少另一嵌板充當充塡材料，係平均粒子尺寸低於 1 0 0毫微米且較佳爲在約2與2 0毫微米之間的惰性粉 末。該粉末較佳爲矽石。具有所欲的尺寸特徵之矽石可以 藉由矽酸鹽的鹼溶液沈澱而獲得；此種類的砂石是由-例 如-英國的Microtherm國際股份有限公司製造與銷售，其名 稱爲 Microtherm G，Microtherm Super G 或防水 Microtherm

Super G。另外，可以使用火成的矽石，係一種在特殊室中 依據下列反應式以氧燃燒S i C 1 4所獲得者： S i C I4 + O2—i 〇2+2C I2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 533291 A7 B7 五、發明説明（、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在此反應所產生的矽石是粒子的形式，其尺寸在若干 毫微米與數十毫微米之間，其可能形成尺寸較大的粒子。 火成的矽石是由美國的CABOT公司製造與銷售，其名稱爲 Nanogel®，或由德國公司Wacker GmbH製造與銷售。 矽石可以與礦物纖維混合，例如，玻璃纖維，以致於 它可以容易地變堅固，以製備厚度爲若干公厘的塊狀物， 該塊狀物可以相對容易地包裝、淸空而後滾轉。 因爲此惰性材料大體上可以忍受高溫，故含有它們的 嵌板係配置成接觸於周圍環境與待隔離物體二者中具有最 高溫者。所以，在用於油管之導管的狀況，這些嵌板較佳 爲配置成爲直接接觸內管1 ，以保護含有聚合物充塡材料 的嵌板’免於長時間暴露於在內管1中流動的原油之高溫 所可能造成的損害。在圖1的狀況，嵌板1較佳爲含有一 惰性充塡材料，而嵌板4 ’是基於一聚合物充塡材料。 雖然本發明是關於用於油管之導管的隔離，但依據本 發明的隔離系統可以用於隔離任何其他管狀物體，例如， 鍋爐或用於運輸低溫流體-諸如液體氮或氧-的管子。 經濟部智慧財1局S (工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） -10-

Claims (1)

1. 533291 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 1 · 一種管狀物體的 板（4，4’ ），每一嵌 封套是由屏障箔片製成， 連續或多孔性、充塡材料 4，4 ’ ）本身滾轉，其 5 )-其平行於滾轉軸 另二邊緣形成滾轉的淸空 ，該滾轉的淸空的嵌板（ 空的嵌板（4 )之邊緣（ 之邊緣（5 ’ ）交錯。 2 ·如申請專利範圍 的嵌板（4 )之邊緣（5 隔熱系統，包括至少二淸空的嵌 板基本上由一淸空的封套形成， 其內部含有一無機或聚合物、不 ，其特徵爲每一該淸空的嵌板（ 程度是它的二對立的邊緣（5， 線-並排，而垂直於滾轉軸線的 的嵌板之端部邊緣（6 ，6 ’ ) 4，4 ’ ）係共軸配置，而~淸 5 )與另一淸空的嵌板（4 ’ ) 第1項之隔熱系統，其中一淸空 )是在與另一淸空的嵌板（4， -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 )之邊緣（5 ’ ）於直徑方向對立的位置。 3 .如申請專利範圍第1項之隔熱系統，其中一滾轉 的淸空的砍板（4 )之該端部邊緣（6 )與另一滾轉的淸 空的嵌板（4 ’ ）之端部邊緣（6，）交錯。 4 ·如申請專利範圍第1項之隔熱系統，其中至少〜 該淸空的嵌板含有一聚合物充塡材料，且至少另一淸空的 嵌板使用平均粒子尺寸低於1 〇 末當作充塡材料。 5 ·如申請專利範圍第4項之隔熱系統，其中該聚合 物充塡材料是聚氨基鉀酸酯。 6 ·如申請專利範圍第4項之隔熱系統，其中該惰性 材料的粉末之平均粒子尺寸在約2與2 0毫微米之間。 毫微米的惰性材料的粉 訂 P. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） _ 11 533291 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 2 7 ·如申請專利範圍第6項之隔熱系統，其中該惰个生 材料的粉末與礦物纖維混合。 8 ·如申請專利範圍第7項之隔熱系統，其中該礦物 纖維是玻璃纖維。 9 ·如申請專利範圍第7項之隔熱系統，其中該ff f生 材料是砂石。 1 0 ·如申請專利範屑第9項之隔熱系統，其中^夕石 是火成_石。 1 1 ·如申請專利範之隔熱系統，其中該淸 空的嵌板的厚度在4與1 5公厘之間。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之隔熱系統，其中旨亥雙 寸 立的邊緣互相密封。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12