专利名称：一种隔热保温装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及保温装置，具体涉及一种用于高温环境下的隔热保温装置。
背景技术：
在石油测井领域，随着勘探深度的不断增加，井下的温度越来越高，当井深超过5000m时，井内温度达到150°C ;当井深超过7000m时，井内温度将达到200°C，这要求测井设备具备很好的隔热保温性能。目前国内采油设备能承受的极限温度为175°C，而对于测井仪来说，其电子元件正常工作的温度不能超过130°C，因此必须采用隔热装置来保证测井设备的正常工作。传统的隔热装置是真空保温瓶，在其内部装填有吸热剂。由于真空保温瓶自身的隔热效果有限，因此必须在其内装填大量吸热剂。受到测井仪的直径限制，导致需制造的真空保温瓶的长度过长，而一套测井系统是由多个独立测井仪连接而成的，因此将直接导致测井系统过长。这不但给操作带来很多不便，设备的准确性、安全性也因此受到严重影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高温环境下的隔热保温装置，以解决现有的测井仪用保温装置过长的问题。为此，本发明提出一种隔热保温装置，包括:外壳体，其构造为具有闭合表面且两端开口 ；内壳体,其设置在外壳体中并与外壳体固定，所述内壳体构造为具有闭合表面且两端开口，且两端内侧具有螺纹；隔热层，其设置在所述外壳体和内壳体之间，所述隔热层内表面与所述内壳体的外表面相固定；吸热剂装置，其布置在所述内壳体内部，所述吸热剂装置内部填充有吸热剂；口盖，其外表面具有与所述内壳体两端内侧的螺纹相应的螺纹，且构造为封堵所述内壳体和外壳体的两端开口，所述口盖内部填充有保温材料。作为优选，所述外壳体由耐高温高压不锈钢材料制成，厚度为0.5-20毫米；所述内壳体由耐高温高压不锈钢材料或耐高温高压玻璃钢材料制成，厚度为0.1-10毫米。作为优选，所述吸热剂装置的壳体由耐高温高压不锈钢材料或耐高温高压玻璃钢材料制成，厚度为0.05-5毫米。作为优选，所述吸热剂装置包括:第一吸热剂装置，其两端为圆柱形、中部为半圆柱形并贯通连接两端的圆柱形；第二吸热剂装置，其为与所述第一吸热剂装置中部的半圆柱形的尺寸相匹配的半圆柱形。作为优选，所述口盖由耐高温高压不锈钢材料制成，厚度为0.5-20毫米。作为优选，所述保温材料选自下列材料:聚苯泡沫、酚醛泡沫、聚氨酯、岩棉、矿棉、玻璃棉和陶瓷纤维。
作为优选，所述吸热剂为高潜热相变材料，填充体积为吸热剂装置总容量的85-95 %。其中，高潜热相变材料包括无机类相变材料和有机类相变材料，无机类相变材料有结晶水合盐类、熔融盐类、金属、合金类等；有机类相变材料包括；石蜡、烷烃、脂肪酸、月旨肪酸盐类、醇类等。作为优选，所述隔热层由纤维增强的气凝胶材料制成。作为优选，所述纤维为选自下列纤维材料的一种或者两种以上的组合:石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、炭纤维、玻璃纤维、莫来石纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、丙纶纤维和纤维素纤维。作为优选，所述气凝胶选自下列材料:二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氮化硅气凝胶、碳化锆气凝胶、碳气凝胶、酚醛气凝胶和纤维素气凝胶。气凝胶材料物理、化学以及使用性能稳定，且隔热性能十分优越，是目前为止室温导热系数最低的固体材料。气凝胶材料特殊的结构特点使其能有有效降低热传导系数:固相传导方面，由于气凝胶材料由纳米颗粒堆积而成，比表面积很大，固相传导路径复杂，具有无限长路径效应，可以有效减小固相导热系数；气相传导方面，由于气凝胶材料内部纳米孔洞尺寸小于气体分子运动的自由程，因此气体分子运动也被有效抑制，所以气凝胶材料最终表现出十分优越的隔热性能。本发明的隔热保温装置中，由于外壳体和内壳体均是有一定厚度的不锈钢材料，在外界200°C左右能够保持足够的强度；隔热层阻挡外界热流传入，采用纤维增强的气凝胶材料制备的隔热层具有隔热性能优越，使用稳定性好的优点，克服了传统保温瓶由于使用过程中真空度下降导致隔热性能降低的缺点；吸热剂装置吸收外界热流传入，并对电子元器件自身发热具有吸收作用；口盖使内外环境分离，保护内部环境不受水分、油份和盐雾等入侵，口盖里填充的保温材料防止了口盖位置产生热桥。本发明的隔热保温装置具有隔热高效、尺寸短、安装维护方便以及可设计性强等优点。
图1为本发明的隔热保温装置的结构示意图。附图标记:1.外壳体2.内壳体3.隔热层4.线路板5.吸热剂装置6.吸热剂7.口盖8.保温材料
具体实施例方式下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。图1为本发明的隔热保温装置的结构示意图。该保温装置包括外壳体1、内壳体
2、隔热层3、吸热剂装置5、吸热剂6、口盖7、口盖7中填充有保温材料8。外壳体I位于最外层，其具有闭合表面并且两端开口，可构造为圆柱形、多面柱形或其他测井仪形状。内壳体2设置在外壳体的闭合面内部，也具有闭合表面且两端开口，其两端内侧具有螺纹，与口盖7上的螺纹相匹配。外壳体I和内壳体2的表面形状可构造为相对应。外壳体I与内壳体2用卡板固定在一起。外壳体I可由耐高温高压不锈钢材料制成，厚度为0.5-20毫米；内壳体可由耐高温高压不锈钢材料或耐高温高压玻璃钢材料制成，厚度为0.1-10毫米。隔热层3的外表面紧贴外壳体1、内表面紧贴内壳体2。隔热层3紧贴内壳体2的一面可与内壳体表面胶粘，另一面用高温胶带缠绕固定。本发明中的隔热层可采用由纤维增强的气凝胶材料制成。纤维材料的类型可以是连续纤维材料，也可以是短纤维材料；对于纤维材料的形式，无论是连续纤维材料还是短纤维材料，都可以使用纤维材料的无序组合体或有序组合体。口盖7用来封堵内壳体和外壳体两端的开口，口盖7内部填充有保温材料8。口盖可由耐高温高压不锈钢材料制成，厚度为0.5-20毫米。口盖内的保温材料可为具有保温性能的有机绝热材料或无机绝热材料，有机绝热材料包括聚苯泡沫、酚醛泡沫、聚氨酯等，无机绝热材料包括岩棉、矿棉、玻璃棉和陶瓷纤维。吸热剂装置5布置在内壳体2中并与内壳体2紧密贴近，吸热剂装置5的内部装填吸热剂6。所述吸热剂为高潜热相变材料，包括水合盐类相变材料和石蜡类相变材料，其体积为吸热剂装置总容量的85-95%。吸热剂装置5包括第一吸热剂装置和第二吸热剂装置，其中，第一吸热剂装置的两端为圆柱形、中部为半圆柱形并贯通连接两端的圆柱形，第二吸热剂装置为与所述第一吸热剂装置上的半圆柱形部分的尺寸相匹配的半圆柱形。吸热剂装置的壳体可由耐高温高压不锈钢材料或耐高温高压玻璃钢材料制成，厚度为0.05-5毫米。线路板4以螺丝固定于吸热剂装置5的第一吸热剂装置的中部的半圆柱平台上。测井仪中电子器件的防热可通过本发明的隔热保温装置实现。下文将以实施例的形式对本发明作进一步说明。然而，这些实施例只是就本发明的优选实施方式进行举例说明，本发明的保护范围不应解释为仅限于这些实施例。以下实施例中考核条件均为175°C下考核4h，这是考虑到当前国内测井一般极限条件而设定的，为了统一比较标准，各实施例中均以上述环境条件为考核条件。实施例1保温装置外壳体为厚度Imm的圆柱形不锈钢筒,直径79mm ;内壳体为厚度0.5mm的圆柱形不锈钢筒，直径为71mm ;隔热层为厚度3mm的由玻璃纤维增强的二氧化硅气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.5mm的不锈钢,外径为69_ ;吸热剂为石腊；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90% ; 口盖为厚度1_的不锈钢，口盖中填充保温材料为石棉。保温装置总长度550mm。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为120°C。实施例2保温装置外壳体为厚度0.5_的圆柱形不锈钢筒，直径79_ ;内壳体为厚度0.3mm的圆柱形不锈钢筒，直径为71mm ;隔热层为厚度3.5mm的由玻璃纤维增强的二氧化硅气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.2mm的不锈钢，外径为70.4mm ;吸热剂为石蜡；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90% ; 口盖为厚度0.5mm的不锈钢，口盖中填充保温材料为聚苯乙烯泡沫。保温装置总长度550mm。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为120°C。实施例3
保温装置外壳体为厚度Imm的圆柱形不锈钢筒,直径79mm ;内壳体为厚度0.5mm的圆柱形不锈钢筒，直径为67_ ;隔热层为厚度5_的由石英纤维增强的二氧化硅气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.5mm的不锈钢,外径为65_ ;吸热剂为石腊；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90% ; 口盖为厚度1_的不锈钢，口盖中填充保温材料为酚醛泡沫。保温装置总长度550_。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为96°C。实施例4保温装置外壳体为厚度Imm的圆柱形不锈钢筒,直径79mm ;内壳体为厚度0.5mm的圆柱形不锈钢筒，直径为73_ ;隔热层为厚度2_的由硅酸铝纤维增强的二氧化硅气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.5mm的不锈钢,外径为71_ ;吸热剂石腊；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90% ; 口盖为厚度Imm的不锈钢，口盖中填充保温材料为高硅氧纤维。保温装置总长度550_。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为129°C。实施例5保温装置外壳体为厚度Imm的圆柱形不锈钢筒,直径79mm ;内壳体为厚度0.5mm的圆柱形不锈钢筒，直径为71_ ;隔热层为厚度3_的由高硅氧纤维增强的二氧化硅气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.5mm的不锈钢,外径为69_ ;吸热剂为石腊；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90% ; 口盖为厚度Imm的不锈钢，口盖中填充保温材料为聚氨酯泡沫。保温装置总长度550_。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为122°C。实施例6保温装置外壳体为厚度Imm的圆柱形不锈钢筒,直径79mm ;内壳体为厚度0.5mm的圆柱形不锈钢筒，直径为71mm ;隔热层为厚度3mm的由炭纤维增强的氧化铝气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.5mm的不锈钢，外径为69mm ;吸热剂为三水合醋酸钠；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90% ; 口盖为厚度1_的不锈钢，口盖中填充保温材料为石棉。保温装置总长度550mm。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为127°C。实施例7保温装置外壳体为厚度Imm的圆柱形不锈钢筒,直径79mm ;内壳体为厚度0.5mm的圆柱形不锈钢筒，直径为71_ ;隔热层为厚度3_的由莫来石纤维增强的二氧化硅气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.5mm的不锈钢,外径为69_ ;吸热剂为丁四醇；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90% ; 口盖为厚度1_的不锈钢，口盖中填充保温材料为岩棉。保温装置总长度550_。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为120°C。实施例8保温装置外壳体为厚度Imm的圆柱形不锈钢筒,直径79mm ;内壳体为厚度0.5mm的圆柱形不锈钢筒，直径为71mm ;隔热层为厚度3mm的由氮化硅纤维增强的氧化锆气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.5mm的不锈钢，外径为69_ ;吸热剂为硬脂酸；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90% ; 口盖为厚度Imm的不锈钢，口盖中填充保温材料为玄武岩棉。保温装置总长度550_。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为129°C。实施例9保温装置外壳体为厚度Imm的圆柱形不锈钢筒,直径79mm ;内壳体为厚度0.5mm的圆柱形不锈钢筒，直径为71_ ;隔热层为厚度3_的由高硅氧纤维增强的二氧化硅气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.5mm的不锈钢,外径为69_ ;吸热剂为木糖醇；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90% ; 口盖为厚度1_的不锈钢，口盖中填充保温材料为高硅氧纤维。保温装置总长度550mm。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为127°C。实施例10保温装置外壳体为厚度Imm的圆柱形不锈钢筒,直径79mm ;内壳体为厚度0.5mm的圆柱形不锈钢筒，直径为71_ ;隔热层为厚度3mm的由氧化铝纤维增强的二氧化硅气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.5mm的不锈钢,外径为69_ ;吸热剂为八水合氢氧化钡；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90%; 口盖为厚度1_的不锈钢，口盖中填充保温材料为硅酸铝纤维。保温装置总长度550mm。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为110°C。实施例11保温装置外壳体为厚度Imm的圆柱形不锈钢筒,直径79mm ;内壳体为厚度0.5mm的圆柱形不锈钢筒，直径为71mm ;隔热层为厚度3mm的由氮化硼纤维增强的二氧化硅气凝胶材料；吸热剂装置壳体材料为厚度0.5mm的不锈钢，外径为69_ ;吸热剂为六水合硝酸镁；吸热剂装置壳体内装填吸热剂体积为壳体体积的90%; 口盖为厚度1_的不锈钢，口盖中填充保温材料为莫来石纤维。保温装置总长度550_。该保温装置在175°C下考核4h，保温装置中线路板的温度为125°C。现有此类环境应用的隔热装置主要是真空金属保温瓶，由于真空金属保温瓶的保温效果有限，而保温瓶内部的温度一般要求低于130°C，所以真空金属保温瓶只能通过装填大量吸热剂来达到这一指标要求，这就导致真空金属保温瓶长度过长。当考核条件为175°C，4h时，为了使保温瓶内部温度低于130°C，必须装填大量吸热剂，最后导致真空金属保温瓶的总长度达到1700_，而本发明装置的总长度只有550_。特别的，真空金属保温瓶在使用过程中存在真空度下降，保温性能降低的风险，而本发明不存在此问题。本发明首次将气凝胶材料应用于此类隔热保温装置中，提高了隔热保温装置的效率大大缩短了装置的长度，提高了装置使用性能的稳定性。此外，本装置具有安装和维修简便，装置普适性和可设计性强等优点。以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明不局限于上述特定实施例子，在不背离本发明精神及其实质情况下，熟悉本领域技术人员可根据本发明作出各种相应改变和变形，但这些相应改变和变形都应属于本发明所附权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种隔热保温装置，其特征在于，包括: 外壳体，其构造为具有闭合表面且两端开口 ； 内壳体，其设置在外壳体中并与外壳体固定，所述内壳体构造为具有闭合表面且两端开口，且两端内侧具有螺纹； 隔热层，其设置在所述外壳体和内壳体之间，所述隔热层内表面与所述内壳体的外表面相固定； 吸热剂装置，其布置在所述内壳体内部，所述吸热剂装置内部填充有吸热剂； 口盖，其外表面具有与所述内壳体两端内侧的螺纹相应的螺纹，且构造为封堵所述内壳体和外壳体的两端开口，所述口盖内部填充有保温材料。
2.按权利要求1所述的隔热保温装置，其特征在于， 所述外壳体由耐高温高压不锈钢材料制成，厚度为0.5-20毫米； 所述内壳体由耐高温高压不锈钢材料或耐高温高压玻璃钢材料制成，厚度为0.1-10毫米。
3.按权利要求1所述的隔热保温装置，其特征在于，所述吸热剂装置的壳体由耐高温高压不锈钢材料或耐高温高压玻璃钢材料制成，厚度为0.05-5毫米。
4.按权利要求1所述的隔热保温装置，其特征在于，所述吸热剂装置包括: 第一吸热剂装置，其两端为圆柱形、中部为半圆柱形并贯通连接两端的圆柱形； 第二吸热剂装置，其为与所述第一吸热剂装置中部的半圆柱形的尺寸相匹配的半圆柱形。
5.按权利要求1所述的隔热保温装置，其特征在于，所述口盖由耐高温高压不锈钢材料制成，厚度为0.5-20毫米。
6.按权利要求1所述的隔热保温装置，其特征在于，所述保温材料选自下列材料:聚苯泡沫、酚醛泡沫、聚氨酯、岩棉、矿棉、玻璃棉和陶瓷纤维。
7.按权利要求1所述的隔热保温装置，其特征在于，所述吸热剂为高潜热相变材料，其体积为吸热剂装置总容量的85-95%。
8.按权利要求1所述的隔热保温装置，其特征在于，所述隔热层由纤维增强的气凝胶材料制成。
9.按权利要求8所述的隔热保温装置，其特征在于，所述纤维为选自下列纤维材料的一种或者两种以上的组合:石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、炭纤维、玻璃纤维、莫来石纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、丙纶纤维和纤维素纤维。
10.按权利要求8所述的隔热保温装置，其特征在于，所述气凝胶选自下列材料:二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氮化硅气凝胶、碳化锆气凝胶、碳气凝胶、酚醛气凝胶和纤维素气凝胶。
全文摘要
本发明提出一种隔热保温装置，包括外壳体，其构造为具有闭合表面且两端开口；内壳体，其设置在外壳体中并与外壳体固定，所述内壳体构造为具有闭合表面且两端开口，且两端内侧具有螺纹；隔热层，其设置在所述外壳体和内壳体之间，所述隔热层内表面与所述内壳体的外表面相固定；吸热剂装置，其布置在所述内壳体内部，所述吸热剂装置内部填充有吸热剂；口盖，其外表面具有与所述内壳体两端内侧的螺纹相应的螺纹，且构造为封堵所述内壳体和外壳体的两端开口，所述口盖内部填充有保温材料。本发明的隔热保温装置具有隔热高效、尺寸短、安装维护方便以及可设计性强等优点。
文档编号E21B47/017GK103089241SQ20111034937
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者周清, 金兆国, 张昊, 詹万初, 邹军锋, 刘喜宗, 艾素芬, 张鹏 申请人:航天特种材料及工艺技术研究所