一种绝缘系统和一种在管道或容器(绝缘系统)中提供绝缘系统的方法

摘要

一种管道或容器自干燥绝缘系统(1),该管道或容器在较短或较长时期的表面温度低于周围空气的露点,其构成包括在管道或容器(1)及环绕绝热层(3)之间的一个内毛细活性缝隙,在其间提供一个或多个毛细活性开口(5)并将绝热层(3)的内侧与外侧连接,绝热层(3)的外侧由防水膜(6)环绕以便在绝热层(3)的外侧与膜(6)之间形成一个外隙(7)。

说明书

本发明涉及一种用于管道或容器的绝缘系统，该管道或容器的表面温度在较短或较长时期低于外界空气的露点温度，包括在管道或容器的表面及环绕绝热层之间的一个内毛细活性缝隙，在其间提供一个或多个毛细活性开口将绝缘层的内侧与外侧连接，这样，借助于毛细管作用，冷凝水能从管道或容器的表面传至绝缘层的外表面，并由此蒸发至周围空气中。

欧洲专利No.0 528 936公开了上述种类的绝缘系统，其中吸水材料安置于内毛细活性缝隙中，材料从绝缘层上的孔状开口延伸至绝缘层的外侧，并全部或部分围绕绝缘层。已知的绝缘系统特别适合于传输冷介质的绝缘管道，如：冷却液。当在这类管道表面发生水蒸气的冷凝现象时，冷凝水将吸附在内侧吸水层，并借助于毛细作用，由此移至外侧吸水层，再从外侧蒸发至周围空气中，绝缘系统变成自干燥系统。

迄今为止一直认为的已知绝缘系统能起作用的必要条件为：至少外侧吸水层的外侧部分与周围空气直接接触，这样冷凝水能从这部分自由蒸发。

当期望用保护层，如塑料或金属外套，覆盖外侧吸水层时，外套材料就配备有孔或狭缝。

对于冷却设备，如：食品工业的应用，要求设备及其相关冷却管及容器能通过压力冲洗进行有效的清洁，所以，如食品工业不太愿意使用上述种类的配备有带孔或狭缝的外层保护套的绝缘系统。

根据本发明，前序中所述的一种绝缘系统已被提供，其特征在于绝缘层的外侧由防水膜包围，这样，在绝缘层与膜之间形成一个外侧缝隙。

假设防水膜也完全防水并防扩散，理论上，本绝缘系统不需要。然而，实际上，由于不可能使连接处永远密不透水，即使使用金属外套，也不可能提供一个完全防水并防扩散的膜。

根据本发明，绝缘系统允许水通过泄漏处渗透并再次扩散出来，或者通过泄漏处，或者通过防水膜，在此种情况下该防水膜必须由能够或多或少自由扩散的材料制作。当管道不置于水的影响中时，防水膜可由金属外套组成，如下面描述所出现的，由于连接处较少泄漏，该系统为“自密封”系统。当管道被冲洗时或以某种方式置于水的直接影响中时，防水膜必须由能自由扩散的材料组成，因为并非少量的水能通过连接处很小的泄漏处而渗透，而通过小孔扩散进行干燥要慢得多。

本发明是基于一种崭新的物理发现(温湿(hygrothermic))，借助于油绳物质的毛细吸取特性，可以在空腔中建立水蒸汽分压，其值比第二空腔分压值要高，第二空腔的温度低于第一空腔中的空气露点，借助于油绳物质带有的毛细活性管或孔，较热空腔与第一空腔互相连通。

合适膜材料的例子包括防水及扩散自由的纺织材料，如：市售注册商标为Trevira^R及GORE-TEX^R等用于制造休闲服装的材料。另外，亚麻布涂上防水涂层也可使用。

根据本发明的绝缘系统的优选实施例，环绕的薄膜为既可防水又可自由扩散的。防水膜也可方便地由塑料外套组成，如：市售注册商标为Isogenpak^R的塑料箔或金属外套，上述塑料箔中扩散相当自由，此时因为管道不置于水的直接影响中，所以不需要自由扩散膜，但是需要防机械冲击的坚固保护。

根据本发明的绝缘系统的优选实施例，水吸收材料层置于内隙及外隙中。

当绝热层的开口为轴向延伸孔时，吸水材料的两层最好合并，外层最好包括从孔的相反方向延伸的两个部分。这种绝缘特别易于提供给直线性冷管，因为它只够将吸附层，比如：以一片毛布的形式，定位在管道上，并带有向外的突出端，安装带有防扩散表面层的管状外套绝缘元件，环绕管道并因此从槽的吸水层的两个自由端展开，任选地将这两端连接至绝热层及防扩散层的外侧。在防水层的顶部安装任选自由扩散膜。

吸水材料层最好为纤维层，包括玻璃纤维、有机、合成纤维或天然纤维。最合适的纤维材料例子为亲水性无纺织物材料、合成纤维，如尼龙或聚丙烯毛布，其重量为20-150g/m²。若有特殊要求，如：防火安全，则玻璃纤维织物较为合适。

如上所述，内层吸水层与绝缘管道或容器的外侧接触，但是，不一定与绝缘管道或容器的外侧的所有部分接触。例如：内层吸水层既不必沿管道所有方向延伸，也不必在管道的整个长度范围与管道接触。这样，内吸水层及外吸水层可为细长片，每间隔一段距离与管道接触。

通过使用闭孔绝缘材料，如：泡沫橡胶或泡沫塑料，对于使用内层吸水层的要求降至最低，而且可选择地完全去掉，并用表面活性剂对管道和绝缘内侧面进行表面处理所取代，因为在管道或容器外侧及绝缘层之间的空腔的毛细力量将把冷凝潮气传输到绝缘材料开口处的吸水层上。类似地，对于外层吸水层的使用可降至最低。

绝热材料包括已知的绝缘材料，优选使用矿渣绒或泡沫开孔塑料，特别是带有防扩散表面的绝缘材料，而且闭孔绝缘材料也较为合适，如：泡沫橡胶或泡沫塑料。

当绝缘管道使用特殊管状矿渣绒产品作为复合吸水层及绝热层，该产品具有薄的、矿渣绒的集成内层，矿渣绒已制成吸水产品。通过在生产过程中将内层温度增加至高于矿渣绒通常含有的防水渗透剂的分解温度，可将厚度为比如1-3mm的内层制成吸水层。

在绝热层外侧的防扩散层可方便地包括一种塑料或金属箔，比如：铝箔。

上述绝缘系统不仅适用于实际管道的绝缘，而且适用于固定在管道上安装或连接的阀、法兰盘、连接件等。

本发明也涉及一种在上述管道或容器上提供一种绝缘系统的方法。根据本发明的方法，绝缘系统设置在管道或容器上，在较短或较长期间，该管道或容器的表面温度低于周围空气的露点温度，在管道或容器的周围提供绝热层，以便在管道或容器表面及绝热层之间形成一个内毛细活性缝隙，在绝热层上配备一个或多个毛细活性开口，这些开口将绝缘层的内侧与外侧相连，从而借助于毛细作用使冷凝水从管道或容器的表面传至绝缘层的外侧，或传至安置于绝缘层上的防扩散层的外侧，并由此蒸发至周围空气中，其特征在于：防水膜环绕绝缘层以便在绝缘层的外侧与膜之间形成外隙。

下面将参照根据本发明的一种绝缘系统的优选实施例环绕的冷水管的横截面图，详细介绍本发明。

在图中，1为冷水管，其外侧被吸水层2覆盖，如填充内隙的毛布层。吸水层2被绝热层3，如矿渣绒纤维层所环绕。在所示出的实施例中，绝热层3由防扩散层4所环绕，但是，通过使用防扩散绝热层，如纤维素塑料层或纤维素橡胶层，防扩散层4可省去。轴向延伸孔口5设置于绝热层3及周围的防扩散层4中，吸水层2的一部分，作为毛细吸出油绳物质，通过孔口5并安置成可覆盖防扩散层4的外侧。防扩散层4的外侧上的吸水层2被防水膜6环绕。

在防扩散层4及防水膜6之间的环形空腔中形成一个外侧暖隙7。

实例

为了弄清图示绝缘系统的作用模式，假定冷水管的表面温度为5℃。这一温度对应的饱和压力为875 Pa。若外界空气的温度为20℃，相对空气湿度为65％，则对应的分压为1545Pa。只要绝缘系统为干燥状态，将通过扩散作用发生潮气转移现象，其方向为从具有较高分压值1545 Pa的周围空气到分压值较低875Pa的管道表面。

这就导致在管道表面形成冷凝水。该冷凝水形成时将被吸水层2所吸附，并通过毛细作用通过孔口5被吸出，同时温度和分压值增加。吸水层2的润湿意味着分压值等于特定处吸水层在该温度下的饱和蒸汽压。根据绝热层3的绝缘能力，防扩散层4的温度及膜6的温度几乎相等，只比周围空气低1-2℃。在防扩散层4及膜6之间的缝隙7的分压值因此等于18-19℃时的饱和压，即：大约2100 Pa。由于此分压值比周围空气的分压值高约550Pa，润湿开始时向内扩散逐步被向外扩散所取代，这将导致绝缘系统的干燥。只要系统中存在多余潮气，特别是在管子表面上，干燥过程就将进行。因此，在低潮气含量时将产生一种平衡，在防扩散层4及膜6之间的空腔处的分压值等于周围空气的分压值，因此使潮气既不向内扩散，也不向外扩散，而保持干燥，实际绝缘材料将保持其原始绝热能力。

若膜6完全防扩散，将不发生任何向内扩散(润湿)或向外扩散(干燥)现象，除非该绝缘材料用于潮湿状态，这一条件并非必须。如序言中所述，实际上即使使用金属外套也不可能使膜6完全并永远防扩散，因为外套必然有连接处。

因连接处破损或密封不够导致膜6的任何不期望的泄漏都将不会引起绝缘系统的润湿，因为它们只会增加潮气通过膜6的泄漏处向外扩散的可能性。

不论膜6是否由完全防水及防扩散材料，如金属外套制成，泄漏都将发生，比如以连接处密封不够的形式。这些泄漏会引起水在清洗时渗入，若在室外安装，则会有雨水渗入。使用根据本发明的绝缘系统将使渗透潮气从泄漏处向外扩散，并导致绝缘系统的干燥。

然而，如上所述，当管道置于水的直接影响下，不使用金属外套，而使用相对扩散自由的材料，如：PVC箔，因为大量的水能通过即使很小的外套连接的泄漏处进入，而通过相同泄漏处扩散作用很难使水再干燥。