薄层隔热屏的制作方法

专利名称:薄层隔热屏的制作方法
本发明涉及的是一种用于给管壁、筒壁、槽壁隔热的薄层隔热屏屏，特别涉及的是一种用于给内燃机，例如柴油机、中输送燃烧产物的管道隔热的薄层隔热屏。这种隔热屏至少由一个包裹管壁的薄板元件以及至少一个与该管道轨迹同轴的隔热层组成，基本形成封闭的空间，在该封闭空间中注入稀疏的空气、气体或其他隔热材料。
众所周知，排出内燃机燃烧室的气体，特别是排出柴油机燃烧室的气体仍然带有大量的热能，随后这些排出的气体由气缸盖管道以及排气管中的水冷却，以使含有管道的这些结构件上的热负荷保持在允许的水平上。虽然公知的涡轮增压发动机的排气管往往在一定程度上是隔热的，但是气缸盖及燃气轮机的排气管却是由水加以充分冷却的。排气中的热量大量地由冷却水消耗掉，这样二次利用时的热能将大大地减少。根据我们的认识，如果热介质输送管道上设置适当的隔热手段，以很好地承受经常性的工作及负载条件，这样，管道及结构件特别是铸造的壳体就会得以保护，以抵卸过量的热负载，即，抵卸加热到所不能允许的高温时的负载，同时不必减少排出的废气中的高热量，这样二次利用的热能就会大大地增加了，而密集的水冷排除了或者说大大地限制了二次利用的可能性。可以确定，上面所说的这种认识可以延伸到更为广泛的技术领域：
，而不仅仅限定在内燃机方面，因为在大多数不同的热能系统中可以发现，必须采取必要的措施，通过冷却对那些做为付产品、特别是气体或液体中产生的热介质的高热量，在其排出时或在中间留存过程中予以减少，以避免结构承受由高热量介质渗透或与之接触时的过热负载。容易看到，在大多数这类壳体中，在管道特别是在管壁、筒壁和槽壁适当有效地隔热的情况下，如果影响周围工况的热负载能够保持低于许可的极限值，流动的或积蓄的介质的热量就会以可能的最好方法保存起来，二次利用的机会和可能性就会大大地增加。根据我们的观察，实际上主要问题是输送介质的管道的几何轨迹一般是复杂的，由于在铸件和其他物体内部具有几种曲线和分支，因而轨迹时常是很窄的。此外，在液压机器、特别是在内燃机中的流动介质经常具有脉动性以及高内压性，因此，管道特别是管壁也具有动力负载。问题就在于开发这种有效的但占有较小空间的保温手段或者隔热屏，它们能够长时间承受前述的动力及热负载，由此，我们在前面强调的认识就会在广泛的实践领域中得到应用。
具有有效的保温特性的薄层隔热屏是公知的，例如，在匈牙利专利申请99721号中就描述了一种气垫隔热系统，该系统由蜂窝状元件构成，至少该隔热元件的一个壁面是沿着该气垫层厚度方向并且用来作为隔板，以保证该气层的厚度。这种多层隔热(或隔声)层可以用来包裹输送介质的管道。在DE的专利申请第2361036号中叙述了一种薄层隔热元件，其构成是围绕输送介质的管道安排了同轴管道组件，在半径位置处固定了隔板使得在管道元件之间形成环形空间，介于该环形空间中是稀疏的空气层，而隔热元件的安排是根据围绕不同长度管道的具体长度预制的，必要的自由膨胀运动是靠其套筒式结构在一定范围内变换隔热元件的长度来保证的。在GB-PS专利申请1283329号中，这种隔热方式主要应用于环绕原子能发电站大直径管道的外壁，其构成是由多层系列的管道构成，这种管道是由相互安装的单体多孔眼管道组成，其优点是使用相对少量的材料可以获得极佳的隔热效果，进而实际上只有少量的隔热元件直接与热壁表面接触。
然而，上述薄层隔热屏或称隔热体不适用于在管道或通道的改变方向处，弯头处以及特别断面处和联接处附近的隔热，同样也不适用于在相对较窄的管道内表面的隔热，这是因为它们一方面较大，另一方面又不能耐压和耐动力负载，并且组合起来需要较大的空间。
本发明的目的就是通过提供一种薄层隔热屏克服已知结论的缺点，并能使前面所述的认识得到更广泛的应用，首先使这种薄层隔热屏适用于具有复杂轨迹线的输送介质的管道的内部隔热，并且同时保证较高的机械和热负载能力。
本发明的目的是靠这样的薄层隔热屏结构予以实现的。这里至少一个隔热层的至少一个壁面，具体讲是需要隔热的管道的内壁上根据本发明所设置的隔热屏的气缝的壁面是由钉板构成，所制成的钉板的空间结构适于需要隔热的管壁的现存几何结构的内部情况，在该钉板上设置有从该钉板至少一个表面凸出的相隔开的顶尖。根据本发明隔热屏的这些实施例来看证明是很先进的。该隔热屏包括至少两个同轴的隔热层，具体讲是气缝，其间相隔开的中间板是由钉板组成，该钉板上设置有从该钉板的二个表面凸出的相隔开的顶尖。紧挨需要保温的管壁用来包裹保温层具体讲是气缝的钉板直接位于管壁上，或者在其他结构时位于覆盖管壁的绝热衬垫上。由于支撑仅仅被限制在相隔开的顶尖所组成的点表面上，这样直接的热传导接触就只能发生在微不足道的小面积上了。本发明的隔热屏的最佳实施例以及其具体的应用领域是由这样的隔热方式表示的，该隔热屏与管道中流动介质接触的最里层是由至少一层光滑耐热的衬板构成的，该衬板具有适当抛光的表面。在一定情况下，本发明薄层隔热屏的抗浸蚀特性有所提高，为此，与流动介质直接接触的衬板的内表面上可以设置耐热陶瓷衬。本发明的这样一种隔热屏的结构也是可行的，即在该隔热屏上设置有一个隔热衬层，该衬层安装在隔热层内，具体讲安装在介于衬板和最靠里的钉板或绝热衬垫之间的气缝中。如果在管道内表面采用本发明的隔热屏，并且在输送介质的管道的口缘周围形成有减小流动阻力的倒圆的话也是很可取的。如果至少钉板的一个表面被抛光的话，该隔热屏的隔热特性就会提高，特别是在较长管道时，钉板之间可由轴向和环向补偿缝来安装在一起。
本发明的基本特征将以一些实施例的形式结合附图加以详细阐述，其中图1为本发明的隔热屏应用在大体筒形管道上的半剖详细图，图2～4为内部类型隔热屏的半剖详细图，其作用以及布置与图1所示的隔热屏相类似，图5为带有从一侧和二侧凸出的相隔开的顶尖的滚轧而成的钉板的截面图，图6为本发明另一个实施例的隔热屏的截面图，图7为图4中隔热屏垂直于介质流动方向的横截面的详细图，图8和9表明了根据本发明形成在内部类型隔热屏中沿轴向连续管道截面的调整缝的截面图。
图1～4和图6以给定的实施例的形式表明了根据本发明的薄层隔热屏的半剖截面图，这种薄层隔热屏适用于大体圆形截面输送介质的管道的内部隔热。在图1中，一个大体筒形的第一钉板1和第二钉板1借助于适当的手段固定在内管壁3上。钉板1在该管道的右端朝着口缘翻边并焊接在口缘上，第一钉板1的翻边与管壁3直接接触，并且紧紧地固定在于管道壁3上机加工出的阶梯槽中。该图清楚地表明由这种手段所得到的隔热气缝2是介于管壁3和第一钉板1之间，以及介于第一钉板1和第二钉板1内部之间的，所述气缝2是气密密封的，以防止热流体介质特别是排出的气体在气缝中流动。在口缘处钉板1的倒圆角(由倒圆r表示)有利于减小流动阻力。具有不同点的类似结构表明在图2中，在这里，第一钉板1不是直接位于管壁3上，而是位于一个绝热衬垫4上，该绝热衬垫安装在管壁3上，由此进一步形成一个隔热屏。图3表明另一个实施例，这里衬层5作为附加的隔热层位于钉板1和衬板6之间，其中钉板1直接位于管壁3上，衬板6的直径小于钉板1的直径，并且衬板6沿着口缘焊接在钉板1上。这里同样由管壁3和钉板1之间的气缝2形成一个高效的隔热层。由图1～3所示的本发明隔热屏的钉板1是由冲压工艺从平金属板材加工而成的。从钉板表面凸出的相隔开的顶尖是借助于顶尖模由金属板材压制而成的。图4示出了一种具有钉板7的隔热屏，这种钉板7具有从钉板两侧表面凸出的相隔开的顶尖，在该结构中钉板7的顶尖一方面直接位于管壁3上，另一方面位于衬板6上，这样在钉板7的两侧就都形成了隔热气缝2。图5表示了由滚轧而成的钉板9和10的截面图，其中钉板9所具有的相隔开的顶尖仅仅是从钉板表面的一侧凸出产生的，而钉板10所具有的相隔开的顶尖却是从钉板的二侧表面凸出产生的。一种类似于图4所示的隔热屏表示在图6中，所不同的是这里采用了滚轧而成的钉板10。通过在衬板6的内侧附上一层陶瓷衬8就得到了一种具有耐蚀耐磨表面并且改善了隔热特性的隔热屏。用传统的方法可以进一步改善本发明薄层隔热屏的隔热特性、例如，抛光板面和适当选择所使用的结构材料。钉板1、7、9、10的结构材料可以是耐热钢，但是在给定条件下也可使用其他结构材料，比如耐热塑料。对于绝热衬垫4和衬板6来讲结构材料的选择与上面是相同适用的。衬层5可以采用矿棉或泡沫塑料。
由于在工作条件下，在管壁3上所使用的隔热屏不可避免地要受到加热，因此常常需要的是对于薄板元件保证轴向和环向膨胀运动的可能性，为此，根据图7所示的方法(图7可以是示于图4中的轴截面隔热屏的横截面示图)，在钉板上沿着母线设置了一个截缝，在衬板上也设置了截缝使衬板在截缝处搭接。如图8所示对于板状件所设置的轴向补偿缝11是通过轴向截断元件的连续性实现的。为了防止流动的热介质渗入隔热屏中的气缝里，必须保证衬板处于气密状态，这种保证是通过设置膜式凸缘来实现的。很自然这增加了流动阻力，因此在这种情况下我们建议对已存在的管道的保温采用这种结构来安装隔热屏。图9所示的结构最适于要求隔热的管道设计的情况，这种管道采用本发明的薄层隔热屏，在这里所设置的结构空间用来气密膜式凸缘，密封的衬板的补偿缝11适于管壁的局部膨胀，同时却没有缩小介质的自由流动截面。
举例说明，对涡轮增压柴油机输送排出气体的管道使用本发明的隔热屏会产生高效的隔热效果，其优点如下从该发动机供给涡轮增压器的热量增加了10～15%，由此由涡轮增压器输送给发动机气缸的空气量及压力也会增高，结果，该发动机的具体燃料消耗就会降低，另一方面该发动机热部件上的热负载就会降低，因此发动机的寿命就会延长。喷入发动机气缸的较高压的和较大量的空气也导致了发动机效率的提高。此外，对排气中高热量的二次利用的可能性也趋于理想化，特别是对具有较高发动机功率的工厂设备、车辆、例如装有柴油发动机的船只来讲是这样的。举例来讲，热能的二次利用可以用于辅助传动，辅助设备的操作，蒸汽的产生或热水的供给。
权利要求
1.用于给管壁、筒壁、槽壁隔热的薄层隔热屏，特别是用于给内燃机中输送燃烧产物的管道隔热的薄层隔热屏，这种隔热屏至少由一个包裹管壁的薄板元件以及至少一个与要被隔热的该管道轨迹同轴心隔热层组成，基本形成封闭空间，在该封闭空间中注入稀疏的空气、气体或其他隔热材料，其特征在于至少一个隔热层的至少一个壁面，具体讲是需要隔热的管道内壁上所设置的隔热屏的气缝(2)的壁面是由钉板(1、7、9、10)构成，所制成的该钉板的空间结构适于需要隔热的管壁(3)的现存几何结构的内部情况，在该钉板上设置有从该钉板至少一个表面凸出的相隔开的顶尖。
2.权利要求
1所要求的薄层隔热屏，其特征在于该隔热屏是由至少两个同轴的隔热层，具体讲是气缝(2)组成，其间相隔开的中间板是由钉板(7，10)组成，在该钉板上设置有从该钉板二个表面凸出的相隔开的顶尖。
3.权利要求
1或2所要求的薄层隔热屏，其特征在于紧挨需要隔热的管壁(3)用来包裹隔热层、具体讲是气缝(2)的钉板(1、7、10)直接位于管壁(3)上。
4.权利要求
1或2所要求的薄层隔热屏，其特征在于紧挨需要隔热的管壁(3)用来包裹隔热层，具体讲是气缝(2)的钉板(1)位于覆盖管壁(3)的绝热衬垫(4)上。
5.权利要求
1到4中任何权利要求
所要求的薄层隔热屏，其特征在于与管道中流动介质接触的最靠里的那一层是由至少一层光滑耐热的衬板(6)构成，该衬板具有适当抛光的表面。
6.权利要求
5所要求的薄层隔热屏，其特征在于与流动介质直接接触的衬板(6)的内表面上设置有耐热陶瓷衬(8)。
7.权利要求
1到6中任何权利要求
所要求的薄层隔热屏，其特征在于在该隔热屏上设置有一个隔热衬层(5)，该衬层(5)安装在隔热层内，具体讲是安装在介于衬板(6)和最靠里的钉板(1)或绝热衬垫(4)之间的气缝(2)中。
8.权利要求
5到7中任何权利要求
所要求的薄层隔热屏，其特征在于该隔热屏在输送介质的管道的口缘周围形成有减小流动阻力的倒圆(r)。
9.权利要求
1到8中任何权利要求
所要求的薄层隔热屏，其特征在于钉板(1、7、9、10)的至少一个表面是抛光的。
10.权利要求
1到9中任何权利要求
所要求的薄层隔热屏，其特征在于钉板(1、7、9、10)彼此由轴向和环向补偿缝(11)来安装在一起。
专利摘要
用于给管壁、筒壁、槽壁隔热的薄层隔热屏，特别是用于给内燃机中输送燃烧产物的管道隔热的薄层隔热屏，至少由一个包裹管壁的薄板元件以及至少一个与管道轨迹同轴的隔热层组成，基本形成封闭空间，其中注入稀疏气体或其他隔热材料，基本特征是至少一个保温层的至少一个壁面是由钉板(1、7、9、10)构成，在该钉板上设置有从该钉板至少一个表面凸出的相隔开的顶尖。
文档编号F02F1/42GK87100757SQ87100757
公开日1988年8月31日 申请日期1987年2月20日
发明者帕尔·洛桑希 申请人:4.4工程工业工厂