Теплова ізоляція

Изобретение относится к устройствам тепловой защиты и может применяться в различных отраслях народного хозяйства. Преимущественная область использования защита аппаратуры и оборудования, работающего при криогенных температурах, от притока тепла из окружающей среды, а также в панелях строительных конструкций. Известна сотовая тепловая изоляция [1], состоящая из сотовой арматуры, выполненной из стеклопластика на фенольной смоле и заполненной полиуретаном низкой плотности, клеящего вещества для герметичного вклеивания вспененного материала, облицовки и герметизирующих барьеров. Для данной тепловой изоляции характерна невысокая технологичность исполнения, обусловленная как трудоемкостью изготовления самих сотовых панелей, так и сложностью процесса формирования самой изоляции. Кроме этого, сотовые панели имеют пониженные прочностные характеристики, так как при воздействии нагрузки их стенки работают как на сжатие, так и на продольную устойчивость. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является тепловая изоляция [2], предназначенная для применения в. криогенной технике, которая состоит из сотовой конструкции, герметизирующих слоев и облицовки. При этом сотовая конструкция выполнена в виде нескольких непосредственно контактирующих между собой слоев, ячейки которых смещены относительно друг друга и, кроме того, ячейки имеют в поперечном сечении форму правильного шестиугольника, а слои сдвинуты вдоль одной из его диагоналей на половину ячейки. Общими существенными известной тепловой изоляции и заявляемой являются наличие нескольких непосредственно контактирующих между собой слоев теплоизоляционного материала и облицовки. Трудоемкость процесса изготовления сотовых панелей и сложность формирования самой изоляции - прототипа из-за необходимости выдерживать точность сдвижки слоев обуславливает невысокую технологичность ее изготовления. Кроме этого, панели имеют пониженные прочностные характеристики, так как при воздействии нагрузки в их стенках возникает как напряжение сжатия, так и напряжение продольной устойчивости из-за недостаточной жесткости сотовой конструкции в этом направлении. В основу изобретения поставлена задача создания тепловой изоляции, в которой новое конструктивное выполнение слоев теплоизоляционного материала и их взаимное расположение позволило бы снизить требования к точности расположения слоев относительно друг друга, а также повысить жесткость тепловой изоляции и за счет этого повысить технологичность ее изготовления и прочность. Поставленная задача решается тем, что в тепловой изоляции, содержащей непосредственно контактирующие между собой слои теплоизоляционного материала и облицовку, согласно изобретению, слои теплоизоляционного материла выполнены в виде гофрированных листов, которые повернуты друг относительно друга в плоскости контактирования. Кроме того, угол поворота гофрированных листов друг относительно друга равен 90°. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая тепловая изоляция отличается, во-первых, тем, что слои теплоизоляционного материала выполнены в виде гофрированных листов и повернуты друг относительно друга в плоскости контактирования и, во-вторых, тем, что угол поворота равен 90°, Первые два из указанных отличительных признаков являются достаточными во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, а последний - уточняет совокупность существенных признаков применительно к частному случаю выполнения изобретения. Выполнение слоев теплоизоляционного материала в виде гофрированных листов значительно улучшает технологию изготовления тепловой изоляции по сравнению с сотами, имеющими изготовления тепловой изоляции по сравнению с сотами, имеющими в поперечном сечении форму правильного шестиугольника, изготовление которых требует наличия сложной технологической оснастки, Тепловая изоляция из сотовых панелей выполняется со смещением слоев по диагонали на половину ее длины для снижения площадки контакта, что требует высокой точности при формировании слоев. В предлагаемом техническом решении предлагается выполнить относительный поворот слоев для достижения уменьшения площади контакта. Поворот же на 90° дает максимально возможное уменьшение контакта, что одновременно упрощает и саму технологию изготовления тепловой изоляции. Выполнение листов с гофрами увеличивает жесткость панели по сравнению с просечной панелью. Это обусловлено тем, что при силовом контакте в просечных сотовых панелях работают только по одной стенке в месте контакта, а в гофрированной панели контакт происходит по вершинам гофр и в этом случае напряжение воспринимает две стенки, образующие складку гофра, что вдвое увеличивает момент сопротивления возникающему напряжению. Это позволяет использовать тепловую панель при более высоких нагрузках. На фиг.1 представлена конструкция тепловой изоляции, разрез, на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1. Тепловая изоляция содержит два непосредственно контактирующих между собой теплоизоляционных слоя 1 и 2, выполненных в виде сплошных гофрированных листов из низкотеплопроводного материала. Гофрированные листы 1 и 2 повернуты друг относительно друга в плоскости контактирования. На рисунке представлена тепловая изоляция для случая, когда угол поворота равен 90°. По наружным плоскостям слоев 1 и 2 выполнена облицовка 3 и 4, например, в виде нескольких слоев стекло-. ткани или нейлона, пропитанных фенольной, смолой, и клеевого слоя. Облицовка 3 и 4 может быть еще покрыта (но не обязательно) герметизирующим слоем 5 и 6, например, из теуларовой или майларовой пленки. Защищаемый объект 7 показан условно. Облицовка 3, 4 может иметь и другое конструктивное исполнение, которое определяется назначением теплоизоляции. Описанная тепловая изоляция работает следующим образом. Тепловая энергия внешней среды нагревает герметизирующий слой 5 и облицовку 3 и дальнейшее распространение энергии носит сложный характер. Передача тепла идет разными путями: 1. Теплопроводностью по стенкам арматуры и через места непосредственного контакта. 2. Теплопроводностью и конвективным переносом тепла в газе, заполняющем полость тепловой изоляции. 3. Лучистым теплообменом между поверхностями. Основным каналом теплопритока служит материал арматуры. Предложенная изоляция представляет собой конструкцию, имеющую большое тепловое сопротивление, что достигнуто не только за счет применения низкотеплопроводного материала, но и также за счет создания системы точечных контактов между слоями изоляции. При прохождении тепловой энергии через эту систему возникает сгущение линий теплового потока к пятнам точечного контакта и, вследствие этого, добавочное термическое сопротивление. Фактическая площадь контактных пятен существенно уменьшается вследствие естественной шероховатости поверхности арматурных листов. Чем выше степень шероховатости, тем меньше теплоприток по контактным пятнам. Степень шероховатости листов может быть легко увеличена без изменения технологического процесса их изготовления. Пройдя через слои 1 и 2, тепловой поток передается на облицовочную пластину 4, а от нее на герметизирующий слой. Тип контакта между слоем 2 и облицовкой 4 несколько иного типа, поскольку контактные зоны здесь не точечные, а линейные. Пройдя все перечисленные зоны, тепловой поток существенно ослабляется. Рациональный профиль гофра, например волнистый, дает в местах нагрузки сводчатую опору, что позволяет использовать тонкие листы, а это увеличивает тепловое сопротивление стенок арматуры и интегральное теплосопротивление изоляции. Применение предложенной тепловой изоляции, например, для изготовления корпусов, опор и других деталей криомодулей, используемых в качестве силовых узлов высокоскоростного наземного транспорта, дает следующие положительные эффекты. 1. Малый теплоприток через корпус криомодуля улучшает условия работы внутренних опор сверхпроводящего контура (уменьшает градиент температур) и понижает тем самым требованиям к их собственной теплопроводности. Это дает свободу варьирования конструкции опор для достижения оптимальных весовых и прочностных характеристик. 2. Малый вес панелей тепловой изоляции позволяет значительно уменьшить вес криомодуля, что важно для летающего экипажа ВСНТ. 3. Стенки, выполненные из изоляционных панелей, являются хорошими вибропоглотителями.