真空绝热结构的绝热材料和形成方法与流程

文档序号:30610022发布日期:2022-07-01 23:22阅读:270来源:国知局

1.本公开总体上涉及用于形成用于真空绝热结构的绝热材料的方法和系统,更具体地,涉及用于在诸如冷藏箱和冷冻机的设备中使用的真空绝热结构的绝热材料以及形成所述绝热材料的方法。


背景技术:

2.真空绝热结构可用于设备以限制或控制热量和/或声音的传递。通常,真空绝热结构是通过在密封的绝热腔体内设置绝热材料而形成的。然后,例如使用真空泵将绝热腔体抽空,以相对于环境压力降低绝热腔体内的压力并因此形成真空绝热结构。家用设备中使用的常规绝热粉末(例如,热解法二氧化硅和炭黑)通常具有低密度,这可能会使这些类型的绝热材料在用绝热材料填充绝热腔体的过程中难以处理。解决与这些类型的低密度粉末相关联的处理挑战的一种方法包括使用振动来促进绝热粉末在绝热腔体内的分布。然而,使用振动将粉末均匀分布在绝热腔体内、特别是沿着腔体结构的角落和边缘可能是具有挑战性的和耗时的。随着绝热腔体形状的复杂性增加,在绝热腔体内均匀分布绝热粉末也可能变得越来越具有挑战性。绝热粉末分布的均匀性可能会影响绝热腔体的整体热导率和/或可能会影响在绝热腔体内实现所需的最终真空密度同时还避免对形成绝热腔体的壁造成损坏或变形的能力。


技术实现要素:

3.根据本公开的一个方面,提供了一种形成绝热封装的方法。该方法包括在容器中形成含有液体和绝热材料的浆料。在密封的腔室内设置封套,其中封套可渗透气体且可渗透液体并限定封套内部腔体。封套可与容器的内部腔体流体耦合。可以通过将腔室内的压力降低到低于环境压力而将至少一部分浆料从容器中抽吸到封套内部腔体中。可以将至少一部分液体从封套内部腔体的浆料中抽吸通过封套,其中至少一部分绝热材料被保留在封套内部腔体内以形成绝热材料填充的封套。
4.根据本公开的另一个方面,提供了一种形成真空绝热结构的方法。该方法包括将包含液体和绝热材料的浆料供应到封套的内部腔体,其中封套可渗透气体且可渗透液体。在真空下将至少一部分液体抽吸通过封套,其中至少一部分绝热材料被保留在封套内部腔体内以形成绝热材料填充的封套。密封其中具有绝热材料的绝热材料填充的封套以形成绝热封装。用外包裹件密封内部衬里以形成绝热腔体,其中绝热封装设置在绝热腔体内。该方法还包括通过至少一个真空端口从绝热腔体中抽出空气。
5.根据本公开的另一个方面,提供了一种用于形成绝热封装的系统。该系统包括被构造为容纳包含液体和绝热材料的浆料的容器。供应导管在第一端部与容器耦合并且具有被构造为与封套耦合的第二端部,以选择性地将浆料从容器供应到封套的内部腔体。腔室被构造为选择性地将腔室内的压力保持在低于环境压力的减小压力下,其中供应导管的第二端部设置在腔室内。该系统包括模具,该模具具有至少部分地限定用于在其中保持封套
的腔体的模具内衬里和至少部分地围绕模具内衬里的模具外壳体,其中模具内衬里和模具外壳体可渗透气体且可渗透液体。
6.参照下面的说明书、权利要求和附图,本领域技术人员将进一步理解和领会本公开的这些和其他特征、优点和目的。
附图说明
7.在附图中:
8.图1是根据本公开的多个方面的包括真空绝热结构的设备的前视立体图;
9.图2是根据本公开的多个方面的包括多个绝热封装的图1的设备的剖视图;
10.图3是根据本公开的多个方面的图1的设备的多个绝热封装的分解图;
11.图4是根据本公开的多个方面的形成用于真空绝热结构的绝热封装的方法的流程图;
12.图5是根据本公开的多个方面的形成其中设置有绝热封装的真空绝热结构的方法的流程图;
13.图6是根据本公开的多个方面的用于形成绝热封装的系统的示意性表示;并且
14.图7是根据本公开的多个方面的用于形成绝热封装的模具的示意性表示的剖视图。
15.图中的部件不一定成比例,而是重点在于说明本文所述的原理。
具体实施方式
16.当前图示的实施方式主要在于与用于真空绝热结构的绝热材料相关的装置部件和方法步骤的组合,例如可以用于绝热家用设备。
17.本公开的多个方面涉及用于形成用于真空绝热结构的绝热封装的方法和系统。绝热封装包括含有绝热材料的可渗透气体的封套。可以将封套放置在绝热腔体内并且可以将绝热腔体抽空以形成真空绝热结构。用绝热材料填充封套的过程包括形成含有液体和绝热材料的浆料,并使用压差(即,真空)将浆料抽吸到封套中。封套可渗透气体且可渗透液体,使得压差导致液体被抽吸通过封套,同时至少一部分绝热材料被保留在封套内。以这种方式,可以用绝热材料高效且均匀地填充封套。封套的形状和尺寸可以被设置为被放置在诸如家用设备的结构的绝热腔体内,然后将绝热腔体抽空降低绝热腔体内的压力以形成真空绝热结构。
18.因此,在适当的情况下,装置部件和方法步骤由附图中的常规符号表示,仅示出与理解本公开的实施方式相关的那些具体细节,以免受益于本文描述的本领域普通技术人员容易明白的细节使本公开模糊。此外,说明书和附图中相同的附图标记表示相同的元件。
19.出于本文描述的目的,术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”及其派生词应涉及按图1定向的公开内容。除非另有说明,否则术语“前”应指的是元件的靠近预期观察者的表面,并且术语“后”应指的是元件的远离预期观察者的表面。然而,应当理解,除非明确相反地指出,否则本公开可以采取各种替代取向。还应当理解,附图中所示的以及以下说明中描述的具体的装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施方式。因此,除非权利要求另有明确说明,否则与本文公开的实施方式相关的特定的
尺寸和其他物理特性不应被认为是限制性的。
20.术语“包括”、“包含”或它们的任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含,使得包括一系列元件的过程、方法、物品或装置不只是包括这些元件,而是还可以包括未明确列出的或这种过程、方法、物品或装置固有的其他元件。“包括
……”
后接的元件在没有更多限制的情况下不排除在包括该元件的过程、方法、物品或设备中存在额外的相同元件。
21.参照图1至图3,附图标记10总体上表示制冷设备14形式的真空绝热结构。本公开的真空绝热结构10可以是如图所示的真空绝热结构柜的形式,或可以用作设备14的绝热构件的真空绝热板。如图所示,设备14可以是具有冷藏室16和冷冻室18的制冷设备的形式。设备14可包括用于分别选择性地提供通向冷藏室16和冷冻室18的入口的第一绝热门组件20和第二绝热门组件22。第一绝热门组件20和第二绝热门组件22可以被构造为相对于设备14在打开位置和关闭位置之间旋转和/或滑动,以允许分别选择性地进入冷藏室16和冷冻室18。
22.真空绝热结构10可包括内衬里30,内衬里30与外包裹件32耦合以限定设备14的柜体42的绝热腔体40。在一些实施方式中,如图所示,可提供装饰衬层(trim breaker)34用于将内衬里30与外包裹件32耦合。内衬里30、外包裹件32和可选的装饰衬层34可以被认为是限定绝热腔体40的结构包裹件。在绝热腔体40内设置多个绝热封装46(其中一些在图3中被分别标记为46a-46i)。每个绝热封装46包括包含在封套49内的绝热材料48。至少部分地基于参数(例如,真空绝热结构的类型、使用真空绝热结构的设备的类型、绝热腔体40的形状和尺寸、绝热材料48的类型、形成封套49的材料的类型等),绝热封装46的数量、每个绝热封装46的尺寸和形状可以与图1至图3中所示的不同。绝热封装可以单独或作为组使用附图标记46表示;在需要区分多个绝热封装46时,可以使用后缀“a”、“b”、“c”等。
23.设备14可以基于设备的类型具有细节与本公开的各方面没有密切关系的附加部件,其例子包括控制器、用户界面、灯、压缩机、冷凝器、蒸发器、制冰机、饮水机等。设备14还可以是仅包括冷藏室、仅包括冷冻室或其任何各种组合和构造的制冷设备的形式。例如,在非限制性例子中,制冷设备可以是底部安装式冰箱、底部安装式法式门冰箱、顶部安装式冰箱、并排式冰箱、四门法式门冰箱和/或五门法式门冰箱。虽然真空绝热结构10是在制冷设备的上下文中描述的,但应理解真空绝热结构10可用于多种设备,其例子包括烤箱、洗碗机、热水器、洗衣设备和任何其他可能受益于绝热和/或隔音的设备。
24.在一些方面,第一绝热门组件20和/或第二绝热门组件22可分别包括真空绝热结构10a和10b,真空绝热结构10a和10b包括一个或多个绝热封装46。限定可以容纳绝热封装46的绝热腔体的第一绝热门组件20和第二绝热门组件22的内衬里和外包裹件部件的结构和/或材料可以与设备14的主体的结构和/或材料相同或不同,因此第一绝热门组件20和第二绝热门组件22的真空绝热结构被标记为带有后缀“a”和“b”。第一绝热门组件20可包括一起限定第一门绝热腔体56的第一门内衬里52和第一门外包裹件54。第二绝热门组件22可包括一起限定第二门绝热腔体64的第二门内衬里60和第二门外包裹件62。可以在第一门绝热腔体56和第二门绝热腔体64中的一个或两个中存在一个或多个绝热封装46。在一些方面,第一门绝热腔体56和第二门绝热腔体64中的绝热封装46可以包含与绝热腔体40中使用的绝热封装46相同或不同的封套49和/或绝热材料48。在一些方面,第一绝热门组件20和第二绝热门组件22中的一个或两个不包括真空绝热结构10a、10b。可选地,第一绝热门组件20和
第二绝热门组件22可以包括美观的外皮(未被示出)。
25.内衬里30、外包裹件32、可选的装饰衬层34、第一门内衬里52和第二门内衬里60以及第一门外包裹件54和第二门外包裹件62可以由任何合适的金属、金属合金和/或聚合材料制成,并且可以相同或不同。内衬里30、外包裹件32和可选的装饰衬层34可由适合于在绝热腔体40内保持真空(即,相对于环境压力保持绝热腔体40内的预定较低压力)的材料制成。当第一绝热门组件20和第二绝热门组件22包括真空绝热结构10a、10b时,第一门内衬里52和第二门内衬里60以及第一门外包裹件54和第二门外包裹件62可由适合于在相应的第一门绝热腔体56和第二门绝热腔体64内保持真空的材料制成。
26.现在参照图2至图3,每个绝热封装46包含封套49和绝热材料48。虽然绝热封装46的各方面是在用于绝热腔体40的绝热封装的上下文中描述的,但是应理解,当第一绝热门组件20和第二绝热门组件22包括真空绝热结构10a、10b时,这些方面可以类似地用于在第一门绝热腔体56和第二门绝热腔体64中使用的绝热封装46。在一些方面,如图3所示,绝热腔体40可以包含具有不同形状和尺寸的多个绝热封装46a-46i。图3示出了在绝热腔体40中使用的、与设备14的顶壁、底壁、侧壁和后壁附近的区域对应的一些单独的绝热封装46a-46i。如图2至图3所示,绝热封装46a-46i的形状和尺寸可以分别设置为对应于设备14的特定区域(例如,顶壁、底壁、侧壁和后壁)中的绝热腔体40的形状和尺寸。在其他方面,绝热腔体40可以包含全都具有相同的形状和尺寸的多个绝热封装46。在一些方面,每个绝热封装46都可以各自包括相同的封套材料和绝热材料48。在其他方面,一个或多个绝热封装46可以包括不同于一个或多个其他绝热封装46的封套材料和/或绝热材料48。
27.在一些方面,可以选择绝热封装46的数量、每个绝热封装46的形状和尺寸以至少部分地填充其中设置绝热封装46的绝热腔体40、56和/或64。在一些方面,绝热封装46被构造为基本上填充其中设置绝热封装46的绝热腔体40、56和/或64,如图2所示。在一些方面,绝热腔体40、56和/或64中未被绝热封装46占据的剩余空间的至少一部分可包含绝热填充材料。绝热填充材料可以是被提供用于填充绝热腔体40、56和/或64内未被绝热封装46占据的空间的至少一部分的泡沫或散装颗粒绝热填充材料。可选的绝热填充材料的非限制性例子包括聚氨酯泡沫、热解法二氧化硅、珍珠岩、沉淀二氧化硅、气凝胶粉末、碳化硅、炭黑粉末、石墨、稻壳、灰粉、硅藻土、煤胞、玻璃纤维和玻璃微球。
28.封套49内的绝热材料48可包括任何合适的材料或材料的组合,其非限制性例子包括热解法二氧化硅、珍珠岩、沉淀二氧化硅、气凝胶粉末、碳化硅、炭黑粉末、石墨、稻壳、灰粉、硅藻土、煤胞、玻璃纤维和玻璃微球。绝热材料48可以可选地包括一种或多种添加剂,其非限制性例子包括遮光剂、着色剂、导电添加剂、辐射能反射添加剂、红外线吸收添加剂等。绝热材料48包含在封套49内,封套49可以由能够将绝热材料48保持在由封套49限定的容积体内,同时也可渗透气体且可渗透液体的任何合适的材料制成。用于封套49的合适材料的非限制性例子包括织造或非织造的天然和合成的纺织品、织物、绒头织物(fleece)、玻璃纤维绒(glass fiber fleece)和聚合材料。封套49可形成为任何所需的规则或不规则的几何形状以为每个绝热封装46提供所需的尺寸和横截面形状。绝热封装46的合适横截面形状的非限制性例子包括半圆形、三角形、泪珠形、菱形、矩形、正方形、斜方形、六边形和梯形横截面形状。在一些方面,封套49被构造为符合绝热腔体40的特定部分的形状,绝热封装46被设计为安装在绝热腔体40中。
29.图4示出了根据本公开的多个方面的用于形成绝热封装46的方法100。方法100可用于形成用于图1和图2的真空绝热结构10、10a和/或10b的绝热封装46,以及适合于用于使设备绝热的任何其他真空绝热结构。
30.用于形成绝热封装46的方法100可以包括在102中形成至少包含液体和绝热材料48的浆料。可选地,浆料可以包括可能在绝热封装46内需要的一种或多种添加剂。102中的浆料可以在容器内形成,该容器包括用于混合浆料的组分的混合部件,例如混合叶片。液体可以是能够使绝热材料48悬浮的任何合适的液体或液体混合物。在一些方面,液体的选择与绝热材料48一致,使得绝热材料48悬浮在液体中并且不溶解于液体(即,选择液体和绝热材料48使得绝热材料48不溶于液体)。在一些方面,液体是非水液体并且优选是有机液体。在一些方面,液体是低水分或无水分的液体,例如低水分或无水分的有机液体。在一些方面,液体可以是含水量少于1%的无水液体。在一些方面,无水液体的水含量可少于1%、少于0.9%、少于0.75%、少于0.5%、少于0.25%或少于0.05%。合适液体的非限制性例子包括丙酮、甲基乙基酮、甲苯和环己烷以及它们的混合物。在形成真空绝热结构10时,绝热封装46中的残留水含量可能增加在绝热腔体40内达到所需的真空压力所需的时间量。使用低水分或无水分液体可以减少保留在填充的绝热封装46中的水量,这可以减少在形成真空绝热结构10时达到所需的真空压力所需的时间量。
31.浆料中液体和绝热材料48的相对比例可以至少部分地基于填充封套49的绝热材料48的所需量、封套49的形状和尺寸、封套材料的类型、液体的类型和/或混合物、绝热材料48的类型和/或混合物等来选择。在一些方面,可以通过实验确定液体和绝热材料48的相对比例。例如,如果液体与绝热材料48的比率太低,则浆料的粘度可能太高而不能在可接受的时间段内并使用可接受的压力均匀地填充封套49。在另一个例子中,如果液体与绝热材料48的比率太高,则使用足够量的绝热材料48均匀地填充封套49可能需要太长时间。
32.容器可以与封套49流体耦合,以在真空下(即,在低于环境压力的减小压力下)将浆料供应到封套49的内部腔体。在106中,可以由于容器内部和封套49的内部腔体之间的压差而将浆料抽吸到封套49的内部腔体中,因此也可以被称为真空填充过程。封套49由可渗透气体且可渗透液体的材料形成,但该材料被构造为保留绝热材料48的至少一部分。当在真空下将浆料从容器抽吸到封套49的内部腔体中时,绝热材料48被保留在封套49内,而液体被抽吸通过封套49。一致地选择形成封套49的材料、绝热材料48和液体,使得在步骤106的将浆料抽吸到封套49的过程期间,液体可以穿过封套49并且至少一部分绝热材料48,优选大部分绝热材料48被保留在封套49的内部腔体内。例如,形成封套49的材料的平均孔尺寸可以小于绝热体颗粒的平均直径,从而允许液体穿过,而大部分绝热材料48被保留在封套49内。
33.通常可以理解,颗粒绝热材料的特征可以在于粒径的分布,而不是单一的、均匀的粒径。粒径的这些变化可以至少部分是由于材料和/或制造工艺的自然变化。这种粒径分布可能导致一些颗粒的粒径小于特定封套49的平均孔尺寸,使得这些颗粒可以在步骤106的将浆料抽吸到封套中的过程期间穿过封套49。另外,封套材料49可以具有孔尺寸分布,而不是单一的、均匀的孔尺寸,这也可以解释一些粒子能够穿过封套49而不是被保留在其中。在选择绝热材料48和封套49的材料时,可以考虑绝热材料48的粒径和封套材料的孔径的变化。在106的抽吸过程期间可能被保留在封套49内的绝热材料48的量和可能穿过封套49的
绝热材料48的量可以至少部分地基于绝热材料48的粒径和形成封套49的材料的孔径。例如,如果在106的抽吸过程期间不可接受量的绝热材料48穿过封套49,则可选择具有较大平均粒径的绝热材料48和/或具有较小平均孔尺寸的封套材料。在另一个例子中,如果在106的抽吸过程期间不可接受量的绝热材料48穿过封套49,则可以添加第二层封套材料(即,形成双层封套49)以减少在106的抽吸过程期间穿过封套49的绝热材料48的量。在另一个例子中,如果被抽吸到封套49中的浆料的量太少和/或抽吸速率太慢,则可以选择具有较大孔尺寸的封套材料以增加通过封套材料的空气流动和/或液体流动速率。
34.在步骤108中,可以收集在106的抽吸过程期间抽吸通过封套49的液体。在一些方面,收集的液体可以被移除以进行适当的处置。在一些方面,收集的液体可以回收用于在将来的过程102中形成浆料。在一个例子中,在108中收集的液体可以被供应回容器中,在102中在该容器中形成浆料以用于填充随后的封套49。以这种方式,方法100可以被认为是关于液体的闭环过程。可选地,收集的液体可以在用于重新在102中形成浆料之前进行处理,例如通过过滤以去除悬浮的绝热材料48和/或通过在干燥过程中进行处理。
35.一旦所需量的绝热材料48被抽吸到封套49中,可以密封封闭封套49以在112中形成绝热封装46。封套49可以以任何合适的方式密封,其非限制性例子包括缝合、粘接、热密封等。填充的封套49可以根据任何附加的后填充过程进行处理以形成绝热封装46,例如下面讨论的可选的干燥过程110、绝热封装46的清洁以去除多余的绝热材料48等。
36.方法100可以包括在110中的可选的干燥过程。干燥过程110可以在112的形成绝热封装46的最终过程之前和/或形成绝热封装46的最终处理步骤之后发生。当形成真空绝热结构10时,绝热封装46中的残余水含量可增加在绝热腔体40内达到所需的真空压力所需的时间量。110的干燥过程可用于蒸发残余水(和剩余液体)以减少绝热封装46的水含量。另外,如上所述,液体可以是低水分或无水分的液体,以在步骤106的填充之后减少绝热封装46中存在的水量。110的干燥过程可以包括使用任何合适类型的加热系统加热绝热封装46,加热系统的例子包括辐射加热、红外线加热、卤素灯、电加热元件、对流加热、干燥炉等。干燥过程110的时间和温度可以根据水分含量、液体、绝热材料48和/或封套材料而变化。在一个例子中,对于使用热解法二氧化硅和炭黑以及作为液体的丙酮的浆料制成的绝热封装46以及由绒头织物材料制成的封套49,可以在110的干燥过程中将填充的绝热封装46在大约65℃下干燥大约1.5小时。
37.在一些方面,110的干燥过程可以在更高的温度下发生并且封套49可以由具有热稳定性的材料制成。在更高的温度下加热可减少达到预定含水量水平所需的干燥时间。例如,玻璃纤维绒材料将具有比常规绒头织物材料更高的热稳定性,允许在干燥过程110期间在更高的温度下加热绝热封装46而不使封套49熔化/燃烧。可选地,在一些例子中,可能需要在干燥过程110中通过将绝热封装46加热到足以使封套49熔化/燃烧的温度来移除封套49。例如,如上所述,可能期望在形成封套49时使用多层材料以利于保留所需量的绝热材料48,同时允许在106的抽真空期间所需的液体流过封套49。多层中的一层可由耐热材料(例如,玻璃纤维绒)制成,而其他层由在干燥过程110期间使用的温度下燃烧/熔化的材料制成,干燥后仅留下耐热的封套材料和绝热材料48。
38.参照图5,在方法100的步骤112中形成的绝热封装46可以用于形成真空绝热结构(例如,真空绝热结构10、10a和/或10b中的任一个)的方法150。在步骤152中,可以将绝热封
装46设置到绝热腔体内。绝热腔体可以通过将内衬里和外壳体密封在一起而形成,例如参照图1至图3的示例性实施方式关于绝热腔体40、第一门绝热腔体56和/或第二门绝热腔体64所述。可以在步骤154中抽空绝热腔体以将绝热腔体内的压力降低到小于环境压力的压力以形成其中设置有绝热封装46的真空绝热结构。真空绝热结构可设有一个或多个合适的端口,用于抽空绝热腔体,同时使绝热腔体保持密封以保持绝热腔体内的减小压力。
39.绝热封装46可以以任何合适的方式被保留在绝热腔体内。例如,关于图1至图3的示例性真空绝热结构10,可以根据图4的方法100形成多个绝热封装46。可以使用任何合适的机械和/或非机械的紧固件将每个绝热封装46在预定位置(基于该位置的绝热腔体40的形状)固定到内衬里30上,紧固件的非限制性例子包括夹具、夹子、紧固件、支撑件、粘合剂、焊缝等。外包裹件32可以通过装饰衬层34与内衬里30密封,例如以形成绝热腔体40。其中设置有绝热封装46的真空绝热结构10a和10b可以以类似的方式形成。
40.图6示出了可用于根据图4的方法100或任何其他合适的方法形成绝热封装46的系统200。系统200包括容器202、密封的真空腔室208和真空泵214。容器202被构造为容纳包含液体和绝热材料(例如,绝热材料48)的浆料220。容器202可以可选地设有被构造为将液体和绝热材料48结合以形成浆料220的混合装置222,例如混合叶片或搅拌棒。在一些方面,浆料220的组分可在将浆料220供应到容器202之前,至少部分进行混合。
41.容器202通过供应导管226与真空腔室208流体耦合。供应导管226在第一端部228与容器202耦合并且具有被构造为与封套49(未被示出)耦合的第二端部230,以选择性地将浆料220从容器202供应到封套49的内部腔体。封套49可以被支撑在真空腔室208内以通过支撑结构240与供应导管226的第二端部230耦合。支撑结构240可以是任何合适的结构,其被构造为在抽吸过程期间将封套49支撑就位以与供应导管226的第二端部230耦合,由此在真空下通过供应导管226将浆料220从容器202中抽吸到封套49的内部腔体中。在一些方面,支撑结构240可以是被构造为将封套49与第二端部230一起支撑就位并有助于在用浆料220填充封套49期间保持封套49的形状的模具。
42.供应导管226可设有阀242,用于选择性地控制容器202与真空腔室208内部之间的材料(即,气体、液体和固体)的流动。可在沿着供应导管226的任何地方提供阀242。在一些方面,阀242可以设置在沿着容器202和供应导管226的第二端部230之间的路径的任何地方,以选择性地控制材料从容器202到第二端部230的流动以用于将浆料220供应到封套49的内部腔体中。
43.真空腔室208可以是任何合适的腔室,其被构造为在真空腔室208内保持真空,即低于环境压力的减小压力。真空腔室208被构造为与供应导管226耦合,使得封套49可以设置在真空腔室208内并被保持在真空下,同时也与供应导管226的第二端部230流体耦合。真空腔室208可以通过真空导管244与真空泵214耦合,使得真空泵214可以将真空腔室208内的压力降低到低于环境压力的压力(即,相对于容器202中的压力在真空腔室208内抽真空)。真空导管244可以包括任何合适的捕集器、过滤器等,以保护真空泵214的部件免受真空腔室208内可能存在的液体和任何颗粒材料的影响。用于形成真空导管的材料244和相关联的部件可以由适合于与用于形成浆料220的液体一起使用的任何合适的金属、金属合金和/或聚合材料制成。真空泵214可以是被构造为在真空腔室208内部产生真空的任何合适的泵或系统。
44.真空腔室208可以设置有用于在用浆料220填充封套49的过程期间捕获被抽吸通过封套49的液体的系统。在一些方面,可以在真空腔室208内提供接收器用于捕获液体以供后处理或回收。在一些方面,系统200可设有返回导管246,返回导管246被构造为将真空腔室208中收集的液体供应回容器202以用于制造后续批次的浆料220。例如,真空泵214可包括捕获从真空腔室208中抽吸的液体的液体捕集器,并且返回导管246可与液体捕集器耦合以将液体供应回容器202。在另一个例子中,单独的泵和导管可与真空腔室208耦合以将捕获的液体泵回到容器202中。在一些方面,可以在使液体返回到容器202之前对液体进行处理,例如通过过滤液体和/或干燥液体。在一些方面,回收液体可在被供应到容器202以重新使用之前储存在单独的容器中。
45.系统200可以可选地包括加热元件248,加热元件248被构造为干燥包含在封套49内的绝热材料48。加热元件248可以设置在真空腔室208内作为系统200的一部分或者可以是单独的部件(例如,单独的加热炉)。加热元件248可以是用于加热绝热材料48和封套49以从绝热材料48和/或封套49减少水含量和/或蒸发液体的任何合适的部件。加热元件248的非限制性例子包括红外线加热器、卤素灯、辐射加热元件、加热线圈、电加热元件、对流加热系统等。在一些例子中,加热元件248可以是加热炉或不直接与真空腔室208相关联的其他类型的加热部件。
46.在一个方面,根据如下的图4的方法100,系统200可用于用绝热材料48填充封套49以形成绝热封装46。容器202与供应导管226的第二端部230之间的阀242可以移动到关闭位置。可以在步骤102中将液体和绝热材料48以及任何可选的添加剂添加到容器202中以形成浆料220。可以在将浆料220供应到容器202之前和/或在组分已添加到容器202中之后混合浆料220。可选地,可以操作混合装置222以使形成浆料220的组分相结合。
47.为了在步骤106中将浆料220抽吸到封套49中,可以将封套49放置在真空腔室208内并使其与供应导管226的第二端部230流体耦合。真空腔室208可以密封封闭并且可以操作真空泵214以在真空腔室208内抽真空(即,将真空腔室208内的压力降低到低于环境压力的压力)并在容器202的内部与真空腔室208之间产生压差。在已达到真空腔室208内的所需压力后,可以将阀242移动到打开位置以允许浆料220通过供应导管226从容器202流入封套49的内部腔室中。由于真空腔室208的内部和容器202的内部之间的压差(即,真空填充过程),在真空下从容器202中抽吸浆料220。可选地,可以在阀242打开之后的至少一部分时间段中操作真空泵214。在一些方面,真空泵214可以在打开阀242之前被停用,并在阀242打开之后保持停用和/或重新被启用以继续在真空腔室208内抽真空。
48.形成封套49的材料对于浆料220中的液体是可渗透的,因此在真空下将液体抽吸穿过封套49,而绝热材料48的至少一部分被保留在封套49内。在步骤108中,可以收集被抽吸穿过封套49的液体以供处置或回收。
49.在封套49被填充到所需水平时,可以将阀242移动到关闭位置和/或可以停用真空泵214。可选地,可以在干燥过程110期间操作加热元件248以干燥封套49和绝热材料48。如上所述,封套49和/或绝热材料48中较高的水含量和/或液体含量可以增加在包含绝热封装46的绝热真空结构中产生所需真空所需的抽真空时间。在步骤112中,填充的封套49可以与供应导管226的第二端部230分离,并且可以密封封套49的开口端部以形成绝热封装46。可选地,如上所述,可以在步骤112的形成绝热封装46之后实施干燥过程110。由此形成的绝热
封装46可以可选地用于图5的用于形成真空绝热结构(例如,真空绝热结构10、10a和/或10b)的方法150。
50.图7示出了具有模具内衬里250和模具外壳体254的模具形式的支撑结构240。模具内衬里250和模具外壳体254可渗透气体且可渗透液体,使得在真空填充过程被抽吸通过封套49的液体可以被抽吸通过模具240。模具240可以具有任何合适的横截面形状和尺寸并且可以被构造为帮助在真空填充过程期间将封套49的形状保持在所需的形状,使得绝热封装46具有所需的形状和尺寸。模具内衬里250可以被构造为限定腔体,该腔体用于在真空填充过程期间在其中保持封套49以将浆料220抽吸到封套49的内部腔体中。模具内衬里250可以便于填充封套49,使得填充的封套49的最终形状大体对应于由填充的封套49形成的绝热封装46的所需的最终形状。
51.在一个方面,模具内衬里250和模具外壳体254包括允许液体在真空下被抽吸通过模具240的多个孔口或孔(例如,穿孔)。例如,模具内衬里250和模具外壳体254可由包含多个孔的板制成。模具内衬里250和模具外壳体254可由适合于与液体一起使用的任何金属、金属合金或聚合材料形成。在一个方面,模具内衬里250由包含第一组孔的板形成并且模具外壳体254由包含第二组孔的板形成。模具内衬里250中的第一组孔的第一孔直径可以小于模具外壳体254中的第二组孔的直径。可以选择模具内衬里250和模具外壳体254中的每一个的板厚度、孔径、孔密度和孔间隔,以在真空填充过程期间为封套49提供所需的支撑并且在真空填充过程期间允许在给定的真空压力下实现所需的液体流速。
52.不希望受到任何理论的限制,据信由比模具外壳体254更细的网状材料(例如,具有更小直径的孔的更薄的板)形成模具内衬里250可有助于在填充期间保持所需的封套49的形状,这也可以有利于用绝热材料48更均匀地填充封套49。然而,由于模具内衬里250的厚度和孔径减小,模具内衬里250可能在某些应用中没有在真空填充过程期间保持结构完整性的足够强度。例如,较细的网状材料可能会在真空填充过程期间弯曲、弯折甚至破裂。如果模具内衬里250由具有相同小直径孔的较厚板制成,则可能难以以可接受的速率和真空压力将液体抽吸通过模具内衬里250。如果模具中的穿孔太大,在某些应用中,部分封套材料也可能在真空填充过程期间部分被抽吸通过穿孔。模具内衬里250和模具外壳体254的组合可以通过提供具有选定的、帮助在填充期间保持封套49的形状并允许液体在真空填充过程期间充分流过模具内衬里250的厚度和孔径来解决这些挑战。模具外壳体254可由较厚、较细的网状材料制成,并可与模具内衬里250结合使用以向模具内衬里250提供结构支撑以在真空填充过程期间促进将模具内衬里250并因此将封套49保持在所需的形状。模具外壳体254可由具有选定的、在填充期间为模具内衬里250提供结构支撑并且还允许液体在真空填充过程期间充分流过模具外壳体254的厚度和孔径的材料形成。
53.在一些应用中,支撑结构240可以包括具有单层壳体的模具,而不是图7的包括模具内衬里250和模具外壳体254的双模具设计。在一些应用中,支撑结构240可以是用于在真空腔室208内支撑封套49的替代结构。例如,支撑结构240可以是接收器、支撑架、夹具和/或能够在真空填充过程期间保持封套49与供应导管226的第二端部230流体连通的其他结构的形式。
54.本公开包括以下非限制性方面。在尚未描述的范围内,第一至第二十方面中的任何一个特征都可以部分地或全部地与本公开的任何一个或多个其他方面的特征组合形成
附加方面,即使这样的组合没有明确描述。
55.根据本公开的第一方面,一种形成绝热封装的方法包括以下步骤:在容器中形成包含液体和绝热材料的浆料;在密封的腔室内设置封套,其中封套可渗透气体且可渗透液体并限定封套内部腔体;将封套内部腔体与容器流体耦合;通过将腔室内的压力降低到低于环境压力,将至少一部分浆料从容器中抽吸到封套内部腔体中;以及将至少一部分液体从封套内部腔体的浆料中抽吸通过封套,并且其中至少一部分绝热材料被保留在封套内部腔体内以形成绝热材料填充的封套。
56.根据本公开的第二方面,根据第一方面的方法,其中在密封的腔室内设置封套的步骤还包括在模具内设置封套,并且其中模具可渗透气体且可渗透液体。
57.根据本公开的第三方面,根据第二方面的方法,其中在模具内设置封套的步骤包括将封套放置在至少部分地由设置在模具外壳体内的模具内衬里限定的腔体内。
58.根据本公开的第四方面,根据第一至第三方面中任一方面的方法,还包括:收集被抽吸通过封套的液体。
59.根据本公开的第五方面,根据第一至第四方面中任一方面的方法,还包括加热填充的封套以减少保留在封套内部腔体内的绝热材料的水含量和液体含量中的至少一个。
60.根据本公开的第六方面,根据第一至第五方面中任一方面的方法,其中从容器中抽吸至少一部分浆料的步骤包括:在将腔室内的压力降低到低于环境压力之前,关闭封套与容器之间的供应导管;将腔室内的压力降低到低于环境压力;以及在降低腔室内的压力之后,打开封套与容器之间的供应导管。
61.根据本公开的第七方面,根据第一至第六方面中任一方面的方法,其中形成浆料的步骤包括将绝热材料与液体混合,其中液体包含少于1%的水。
62.根据本公开的第八方面,根据第一至第七方面中任一方面的方法,其中形成浆料的步骤包括将绝热材料与液体混合,其中液体从包括丙酮、甲基乙基酮、甲苯和环己烷的至少一种材料中选择。
63.根据本公开的第九方面,根据第一至第八方面中任一方面的方法,其中形成浆料的步骤包括将液体与绝热材料混合,其中绝热材料包括从热解法二氧化硅、珍珠岩、沉淀二氧化硅、气凝胶粉末、碳化硅、炭黑粉末、石墨、稻壳、灰粉、硅藻土、玻璃纤维、玻璃微球和煤胞中选择的至少一种材料。
64.根据本公开的第十方面,根据第一至第九方面中任一方面的方法,其中在密封的腔室内设置封套的步骤包括设置包含从织造纺织品、非织造纺织品、织物、绒头织物、玻璃纤维绒和聚合材料中选择的至少一种材料的封套。
65.根据本公开的第十一方面,一种形成真空绝热结构的方法包括以下步骤:将包含液体和绝热材料的浆料供应到封套的内部腔体,其中封套可渗透气体且可渗透液体;在真空下将至少一部分液体抽吸通过封套,其中至少一部分绝热材料被保留在封套内部腔体内以形成绝热材料填充的封套;密封其中具有绝热材料的绝热材料填充的封套以形成绝热封装;用外包裹件密封内衬里以形成绝热腔体,其中绝热封装设置在绝热腔体内;以及通过至少一个真空端口从绝热腔体中抽出空气。
66.根据本公开的第十二方面,根据第十一方面的方法,其中供应浆料的步骤包括:在与封套内部腔体流体耦合的容器中形成浆料;将封套放入密封的腔室内;以及将密封的腔
室内的压力降低到低于环境压力的减小压力。
67.根据本公开的第十三方面,根据第十一至第十二方面的方法,其中在用外包裹件密封内衬里之前,该方法还包括:加热填充的封套以减少保留在封套内部腔体内的绝热材料的水含量和液体含量中的至少一种。
68.根据本公开的第十四方面,根据第十一至第十三方面中任一方面的方法,其中供应浆料的步骤还包括:将绝热材料与液体混合,其中液体包含少于1%水。
69.根据本公开的第十五方面,根据第十一至第十四方面中任一方面的方法,其中供应浆料的步骤还包括:将液体与绝热材料混合,其中绝热材料包括从热解法二氧化硅、珍珠岩、沉淀二氧化硅、气凝胶粉末、碳化硅、炭黑粉末、石墨、稻壳、灰粉、硅藻土、玻璃纤维、玻璃微球和煤胞中选择的至少一种材料。
70.根据本公开的第十六方面,根据第十一至第十五方面中任一方面的方法,还包括:由从织造纺织品、非织造纺织品、织物、绒头织物、玻璃纤维绒和聚合材料中选择的至少一种材料形成形成封套。
71.根据本公开的第十七方面,一种用于形成绝热封装的系统包括:容器,其被构造为容纳包含液体和绝热材料的浆料;供应导管,其在第一端部与容器耦合并且具有被构造为与封套耦合的第二端部,以选择性地将浆料从容器供应到封套的内部腔体;腔室,其被构造为选择性地将腔室内的压力保持在低于环境压力的减小压力下,其中供应导管的第二端部设置在腔室内;以及模具,其包括至少部分地限定用于将在其中保持封套的腔体的模具内衬里和至少部分地围绕模具内衬里的模具外壳体,其中模具内衬里和模具外壳体可渗透气体且可渗透液体。
72.根据本公开的第十八方面,根据第十七方面的方法,还包括:真空泵,其与腔室流体耦合并被构造为选择性地将腔室内的压力降低到低于环境压力的减小压力。
73.根据本公开的第十九方面,根据第十七或第十八方面的方法,还包括:设置在腔室内的加热元件。
74.根据本公开的第二十方面,根据第十七至第十九方面中任一方面的方法,其中模具内衬里包括具有第一孔径的第一组孔并且模具外壳体包括具有第二孔径的第二组孔,其中第二孔径大于第一孔径。
75.本领域一般技术人员将理解,所描述的公开内容和其他部件的构造不限于任何特定材料。除非本文另有说明,否则本文公开的本公开的其他示例性实施方式可由多种材料形成。
76.就本公开而言,术语“耦合”(及其所有形式)通常表示两个部件(电气的或机械的)直接或间接地彼此连接。这种连接本质上可以是固定的也可以是可移动的。这种连接可以通过两个部件(电气的或机械的)和任何附加的中间构件实现,这些中间构件彼此之间或与这两个部件整体形成为单一整体。除非另有说明,否则这种连接本质上可以是永久性的或者可以是可移除的或可释放的。
77.同样重要的是应注意,示例性实施方式中所示的本公开的元件的结构和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅仅详细描述了本发明的几个实施方式,但阅读本公开的本领域技术人员将容易理解在不实质上背离所叙述的主题的新颖性教导和优点的情况下可以做出许多修改(例如,各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的
使用、颜色、取向等的变化)。例如,被表示为整体形成的元件可以由多个部分构成,或者被表示为多个部分的元件可以整体形成,界面的操作可以颠倒或以其他方式改变,系统的结构和/或构件或连接器或其他元件的长度或宽度可以改变,元件之间提供的调整位置的性质或数量可以改变。应当注意,系统的元件和/或组件可以由提供足够强度或耐用性的多种材料中的任何一种制成,具有多种颜色、纹理和组合中的任何一种。因此,所有这些修改都应被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的精神的情况下,可以对期望的和其他的示例性实施方式的设计、操作条件和布置做出其他替换、修改、变更和省略。
78.应当理解,所描述的任何过程或所描述的过程中的任何步骤都可以与所公开的其他的过程或步骤组合形成本公开范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程用于说明目的,不应被解释为限制。
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