本申請總體涉及管道，并且更具體地涉及提高管道的聲學(xué)和/或熱性能的管道襯套。

發(fā)明背景

管道和管路被用于在建筑物供暖、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)中輸送空氣。常常這些管道是由金屬薄板形成的并且結(jié)果不擁有良好的熱或者聲性能。為了提高這些性能，管道被襯以柔性或者剛性隔熱和隔音材料。用于空調(diào)系統(tǒng)的管道絕緣一般包括附著至絕緣層的護(hù)面層。所述絕緣層常常是由玻璃纖維制成的。所述護(hù)面材料一般通過粘合劑被附連到絕緣層上。

附圖說明

本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)對于發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)讀取以下說明并結(jié)合附圖將是顯而易見的，其中：

圖1是管道襯套的示例性實(shí)施例的透視圖；

圖2是用于生產(chǎn)圖1的管道襯套的生產(chǎn)線的示例性實(shí)施例的示意圖；

圖3是被卷成卷的圖1的管道襯套的透視圖；

圖4是當(dāng)被彎曲以形成卷時圖1的管道襯套的側(cè)視圖的示意圖；和

圖5是具有被固定到管道殼體上的圖1的管道襯套的管道組件的示例性實(shí)施例的剖視圖。

具體實(shí)施方式

如本文所述，當(dāng)一個或多個部件被描述成連接、結(jié)合、附連、聯(lián)接、附接或者互連時，所述互連可以是部件之間的直接互連、或者可以是通過使用一個或多個中間部件的間接互連。還如本文所述，對“構(gòu)件”、“部件”或者“部分”的描述將不限于單個結(jié)構(gòu)構(gòu)件、部件或者元件，而可能包括部件、構(gòu)件或者元件的組合件。本文使用的“物理連通”包括但不限于兩個或更多個部件、元件、組件、部分或者零件的連接、附連、結(jié)合、附接、安裝、固定、接觸放置。兩個或多個部件等之間的物理連通可以是諸如通過使用一個或多個中間部件的直接或者間接物理連通，并可以是間斷的或者連續(xù)的。

在本文所述的實(shí)施例中，本申請的絕緣裝置被描述成與空氣管道一起使用。然而，本申請的絕緣裝置可以多種不同應(yīng)用的方式進(jìn)行使用。本專利申請?zhí)峁┝私^緣裝置和管道組件的實(shí)施例。來自每一實(shí)施例的任何一種特征或者特征的組合可供給其他實(shí)施例的特征或者特征的組合一起使用。

圖1示出了管道襯套100的示例性實(shí)施例。所示管道襯套100包括絕緣層102和護(hù)面104。絕緣層102可采用多種不同形式。在所示實(shí)施例中，絕緣層102是具有前邊緣106、后邊緣108、寬度W1和長度L1的矩形。然而，絕緣層102可具有任何形狀以適應(yīng)管道襯套100的期望應(yīng)用場合。

所示絕緣層102包括第一側(cè)邊緣表面110和與第一側(cè)邊緣表面間隔開的第二側(cè)邊緣表面112。第一面對表面114從第一側(cè)邊緣表面110延伸至第二側(cè)邊緣表面112。第二面對表面116與第一面對表面114相反并間隔開，并且也從第一側(cè)邊緣表面110延伸至第二側(cè)邊緣表面112。

絕緣層102可由多種不同材料制成并且可采用多種不同形式。在示例性實(shí)施例中，絕緣層102是柔性的，從而允許折疊、卷起或者操縱管道襯套100。在一個示例性實(shí)施例中，絕緣層102是由纖維材料制成的。例如，絕緣層102可包括玻璃纖維絕緣件，諸如玻璃纖維結(jié)合毯、諸如可以從Owens Corning中獲得的旋轉(zhuǎn)管道襯套中所用的毯子。絕緣層102可由玻璃纖維構(gòu)造，以使得管道襯套100符合用于隔熱和隔音(玻璃纖維的風(fēng)道襯套材料)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范ASTM C 1071的物理性能需求。

可制造絕緣層102的材料的實(shí)例包括但不限于：無紡玻璃纖維和聚合物介質(zhì)、紡織玻璃纖維和聚合物介質(zhì)、泡沫材料，包括泡沫塑料和泡沫橡膠、蜂窩狀復(fù)合材料、礦物棉、巖棉、陶瓷纖維、玻璃纖維、氣凝膠、蛭石、硅酸鈣、玻璃纖維矩陣、聚合物纖維、合成纖維、天然纖維、復(fù)合材料預(yù)成型、纖維素、木材、布、織物和塑料。絕緣層102可以是耐火的、可包括抗菌材料和/或可由55％以上的再循環(huán)材料制造。如本申請中使用的，術(shù)語“天然纖維”意味著是指從植物的任何部分(包括但不限于，莖、種子、葉子、根或者內(nèi)皮)提取的植物纖維。絕緣層102可由有機(jī)纖維(諸如，人造纖維、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚酯纖維及其混合物)形成。連續(xù)纖維和/或多組分纖維(諸如雙組分或者三組分聚合物纖維)也可被用于形成絕緣層102。雙組分纖維可被形成為皮芯結(jié)構(gòu)，其中所述皮是由實(shí)質(zhì)上包圍由第二種聚合物纖維形成的芯的第一種聚合物纖維形成的。絕緣層102可以是由傳統(tǒng)的干法工藝形成的非織造網(wǎng)，或者絕緣層可以是點(diǎn)粘結(jié)織物，并且可以使用諸如針織、紡粘或者熔噴無紡網(wǎng)的其他非紡織材料。粘結(jié)劑、阻燃劑、色料和/或其他傳統(tǒng)的添加物也可被包含在絕緣層102中。選擇性地，在制造期間或之后可利用除霉劑和/或殺菌劑來處理絕緣層102。類似地，可以將無水薄膜式粘合劑熱粘結(jié)至絕緣層102并且隨后施加至纖維絕緣產(chǎn)品。絕緣層102可以由提供本申請所需的隔熱和/或隔音特性的任何一種材料形成。

當(dāng)絕緣層102是由玻璃纖維制成時，所述絕緣層可由纏結(jié)的玻璃纖維形成，所述纏結(jié)的玻璃纖維由固化的熱固性聚合物材料粘合到一起?？赏ㄟ^使熔化的玻璃纖維化并且迅即在移動式輸送帶上形成玻璃纖維氈，來按連續(xù)化工序進(jìn)行玻璃纖維絕緣產(chǎn)品的制造。玻璃可在槽(未顯示)中熔化并且被提供給諸如纖維旋拋機(jī)的纖維形成裝置。在Aubourg的美國專利US6,527,014；Xu等的美國專利US5,932,499；Mattison的美國專利US5,523,264；和Porter的美國專利US5,055,428中描述了可以在本發(fā)明中使用的玻璃纖維的非限制性實(shí)例，其內(nèi)容以其整體通過引用被清楚地并入。所述玻璃纖維被利用水性粘結(jié)劑合成物噴涂?？墒褂弥T如苯酚甲醛和尿素甲醛的任何一種傳統(tǒng)粘結(jié)劑，但是期望粘結(jié)劑是低甲醛的粘結(jié)劑合成物，諸如，聚羧酸基粘結(jié)劑、聚丙烯酸甘油(PAG)粘結(jié)劑或者聚丙烯酸三乙醇胺(PAT粘結(jié)劑)。供本發(fā)明使用的合適的羧基粘結(jié)劑合成物包括羧基聚合物、交聯(lián)劑和選擇性的催化劑。所述粘結(jié)劑與旋轉(zhuǎn)玻璃纖維絕緣層結(jié)合使用是眾所周知的。在Straus的美國專利US5,318,990；Straus等的美國專利US5,340,868；Arkens等的美國專利US5,661,213；Chen等的美國US6,274,661；Chen等的美國專利US6,699,945；和Chen等的美國專利US 6,884,849中找到了所述粘結(jié)劑技術(shù)的實(shí)例，其中每一個通過整體地引用清楚地并入。粘結(jié)劑按總產(chǎn)品的重量計可存在大約2％到大約25％的量，并且按總產(chǎn)品的重量計優(yōu)選大約5％到大約20％并且按總產(chǎn)品的重量計最優(yōu)選大約10％到大約18％。

護(hù)面104設(shè)置在絕緣層102的第一面對表面114上。護(hù)面104可采用多種不同的形式。護(hù)面104可是單片材料、或者多個不同的材料片或者材料板，并且可包括單層或者多層材料。在圖1的示例性實(shí)施例中，護(hù)面104是單片材料，所述材料片被設(shè)置在第一面對表面114上，以使得所述護(hù)面基本上覆蓋住整個第一面對表面。

護(hù)面104可由多種不同的材料制成?？墒褂眠m于管道襯套的任何一種材料。當(dāng)管道襯套100被卷起時，優(yōu)選的材料給絕緣層提供支撐、使絕緣層102與通過管道的氣流隔離、提供足夠的抗撕裂性和緊固件的抗拉性、減小氣流阻力(與裸露的絕緣層102的氣流阻力相比)、并且提供消音。例如，護(hù)面104可包括無紡的玻璃纖維和聚合物介質(zhì)、紡織的玻璃纖維和聚合物介質(zhì)、護(hù)套材料，諸如，由聚合物材料制成的護(hù)套薄膜、紗布、布、織物和玻璃纖維增強(qiáng)的牛皮紙(FRK)。護(hù)面104可以是黑色的、高密度的、耐久的玻璃纖維板式護(hù)面，所述玻璃纖維板式護(hù)面被用在可從Owens Corning獲得的的旋轉(zhuǎn)管道襯套或者的紡織物管道襯套上。護(hù)面104可以是耐火的、可提供可清潔表面、可包括抗菌材料、和/或可以是由超過55％的再循環(huán)料制成的。

在一個示例性實(shí)施例中，護(hù)面適用于纖維絕緣產(chǎn)品。適用于纖維絕緣產(chǎn)品的護(hù)面材料包括但不限于：無紡氈、網(wǎng)或者幔。護(hù)面104可包括附著至其上的無水薄膜式粘合劑。護(hù)面104可包括纖維質(zhì)基料和粘附到所述纖維質(zhì)基料的主表面上的無水薄膜式粘合劑。纖維質(zhì)基料可以是由諸如但不限于玻璃纖維、礦物棉、巖棉、聚合物纖維、合成纖維和/或天然纖維的纖維形成的。如本申請中使用的，術(shù)語“天然纖維”意味著是指從植物的任何部分(包括但不限于，莖、種子、葉子、根或者內(nèi)皮)提取的植物纖維。期望的是，所述纖維質(zhì)基料是由諸如人造纖維、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚酯及其混合物的有機(jī)纖維形成的。連續(xù)纖維和/或多組分纖維(諸如雙組分或者三組分聚合纖維)也可被用于形成護(hù)面104。雙組分纖維可被形成為皮芯結(jié)構(gòu)，其中所述皮是由實(shí)質(zhì)上包圍由第二種聚合纖維形成的芯的第一種聚合纖維形成的。雖然護(hù)面104優(yōu)選是由傳統(tǒng)的干法工藝形成的非織造網(wǎng)，但是可以使用諸如點(diǎn)粘結(jié)紡織的其他材料及其他非紡織材料，諸如針織、紡粘或者熔噴的無紡的網(wǎng)。

粘結(jié)劑、阻燃劑、色料和/或其他傳統(tǒng)的添加劑也可被包含在護(hù)面104中。可以使用任何一種合適的粘結(jié)劑或者粘結(jié)劑的組合，包括熱塑性粘結(jié)劑和熱固性粘結(jié)劑。示例性的熱塑性聚合物包括聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯或者聚苯硫(PPS)、尼龍、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚烯烴和聚丙烯酸酯的某些共聚物。示例性的熱固性粘結(jié)劑包括苯酚/甲醛和無甲醛的粘結(jié)劑體系。示例性的無甲醛的粘結(jié)劑體系包括聚丙烯酸和多元醇聚合物和由復(fù)合營養(yǎng)素(諸如，碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪，其具有許多反應(yīng)性功能)制成的“天然”粘結(jié)劑。在一個示例性實(shí)施例中，粘結(jié)劑包括Owens-Corning的EcoTouch^TM或者EcoPure^TM粘結(jié)劑。

選擇性地，在制造期間或之后，可利用滅霉劑和/或殺菌劑來處理護(hù)面104。類似地，可以將無水薄膜式粘合劑熱粘合至護(hù)面并且隨后施加于纖維絕緣產(chǎn)品。在一個示例性實(shí)施例中，護(hù)面104是一種由玻璃纖維和丙烯酸粘結(jié)劑形成的非織造墊。在另一示例性實(shí)施例中，護(hù)面104可以是Nagarajan等的已公開的美國專利申請US2013/0291990中所描述的護(hù)面材料，其內(nèi)容通過引用按總體地清楚并入。

護(hù)面104可被按多種不同的方式設(shè)置在絕緣層102上。在一個示例性實(shí)施例中，護(hù)面104被附著到絕緣層102上。護(hù)面104可以被按多種不同的方式附著到絕緣層102上。例如，護(hù)面104可以利用粘合劑、通過超聲波焊接被附著到絕緣層102上，或者護(hù)面可以通過機(jī)械式緊固件被固定到絕緣層上。多種不同的粘合劑可以被用于將護(hù)面104附著到絕緣層102上。例如，所述粘合劑可以是水基粘合劑、單組分粘合劑、兩組分粘合劑、粉末粘合劑、熱熔性粘合劑、薄膜式粘合劑、諸如無甲醛粘結(jié)劑的粘結(jié)劑和紡粘熱熔膠網(wǎng)。紡粘熱熔膠網(wǎng)可從俄亥俄州的Cuyahoga Falls的Spunfab處獲得。所述粘合劑可按多種不同的方式施加。所述粘合劑可例如通過噴涂、滾壓、刷拂等被施加于絕緣層102和/或護(hù)面104。當(dāng)使用粘結(jié)劑時，粘結(jié)劑可以是絕緣層102和/或護(hù)面104的一部分，并且粘結(jié)劑的固化將絕緣層102附著至護(hù)面104。

在一個示例性實(shí)施例中，粘合劑是無水薄膜式粘合劑，諸如遇熱活化的熱塑膠。在示例性實(shí)施例中，所述無水薄膜式粘合劑具有小于或等于大約60微米、從大約6.0到大約30.0微米、或者從大約10微米到大約15微米的厚度。所述無水薄膜式粘合劑經(jīng)由熱的應(yīng)用被施加于護(hù)面104。例如，所述無水薄膜式粘合劑可被定位到護(hù)面104上，并且隨后通過利用加熱板或者其他合適的加熱裝置(例如，爐子)加熱護(hù)面材料而被附著到護(hù)面上。類似地，可通過將護(hù)面和絕緣層加熱到無水薄膜式粘合劑的熔點(diǎn)溫度或以上達(dá)足以將護(hù)面附著至絕緣層的時間，來將護(hù)面104附著到絕緣層102上。合適的粘合劑的非限制性實(shí)例包括乙烯共聚物、聚氨基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、無定形聚烯烴、聚乙烯、低密度聚乙烯(LDPE)、玻璃紙、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETP)、聚氯乙烯(PVC)尼龍、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺和醋酸纖維素。

可使用多種機(jī)械式固定裝置將護(hù)面104固定到絕緣層102上。所述機(jī)械式固定裝置可與粘合劑、超聲波焊接和/或其他連結(jié)種類結(jié)合使用或作為其替代?？捎糜趯⒆o(hù)面104連接至絕緣層102的機(jī)械式固定裝置的實(shí)例包括但不限于：銷連接、針連接、縫合和夾緊或者摩擦式緊固件?？墒褂迷试S護(hù)面104被附接至絕緣層102的任何一種緊固件。

絕緣層102和護(hù)面104的厚度可變化。在一些示例性實(shí)施例中，取決于應(yīng)用場合和期望的熱效率，絕緣層102可為大約13毫米到大約51毫米厚，并且護(hù)面104可為大約0.40毫米到大約0.70毫米厚。然而。在其他實(shí)施例，絕緣層可比13毫米薄或者比51毫米厚，并且護(hù)面104可比0.40毫米薄或者比0.70毫米厚。

圖2示出了用于制造管道襯套100的纖維絕緣件的生產(chǎn)線200的示例性實(shí)施例。生產(chǎn)線200包括形成玻璃纖維204的纖維旋拋機(jī)，所述纖維旋拋機(jī)大致向下吹以將玻璃纖維定位在成型室206內(nèi)部的護(hù)面104上。在一示例性實(shí)施例中，玻璃纖維當(dāng)仍是熱的時被用水狀粘結(jié)劑合成物噴涂。附著有未固化樹脂粘結(jié)劑的玻璃纖維204可以被收集并形成環(huán)形成型傳送帶210的刮刀102上的未固化包208?？砂▽?dǎo)向件(未顯示)以限定包208的側(cè)面，并且可沿由圖2所示的線的任一點(diǎn)包括導(dǎo)向件，或者可在限定絕緣層102的寬度處可添加站點(diǎn)。護(hù)面104可具有預(yù)先施加的無水粘合劑，所述無水粘合劑設(shè)置在施加玻璃纖維204的一側(cè)上。該粘合劑可被施加于護(hù)面的整個表面或者僅被施加于落有玻璃纖維的那部分。護(hù)面可由輥?zhàn)?12供給至傳送帶210。

粘合劑被設(shè)置在絕緣層102和/或護(hù)面104上，和/或絕緣層的粘結(jié)劑可被用來將絕緣層102粘附到護(hù)面104上。包208和護(hù)面104被加熱，諸如，通過將包輸送通過固化爐214，在固化爐處熱空氣吹過絕緣包208和護(hù)面104以蒸發(fā)掉粘結(jié)劑中的任何殘留水、固化粘結(jié)劑和粘合劑、使絕緣包208中的纖維剛性地結(jié)合到一起、并且將護(hù)面104粘附到絕緣包208。

管道襯套100離開固化爐214并且被引向卷起裝置216。管道襯套100的柔性允許其卷到卷形物220上以用于貯存和分配(參見圖2和3)，并隨后被展開和切割或者沖壓以形成可被安裝在金屬管道組件500中的部段(參見圖5)。

參見圖3，當(dāng)管道襯套100被卷起時，每一絕緣層102具有內(nèi)側(cè)302和外側(cè)304。管道襯套100被卷成使得護(hù)面104被定位成絕緣層102的外側(cè)304，以為絕緣層提供增強(qiáng)作用。當(dāng)管道襯套100被卷成卷220時，護(hù)面104在絕緣層102的外側(cè)304上的定位防止絕緣層102的疊蓋。

參見圖4，當(dāng)管道襯套100被彎曲成卷220時，在絕緣層102的外側(cè)部分404中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力402，而同時在內(nèi)部部分408中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力406。對于粘結(jié)的玻璃纖維絕緣件來說在整個絕緣層102上密度方面具有一些變化是常見的。因此，絕緣層102的一些部分比其他部分具有更高的密度和重量。在卷起的絕緣層的外側(cè)沒有護(hù)面104的情況中，管道襯套100卷起時產(chǎn)生的應(yīng)力可能在較低密度和較輕重量區(qū)域中的絕緣層內(nèi)部引起撕裂或者分離。絕緣件在或鄰近外側(cè)304的撕裂和分離對絕緣產(chǎn)生了損害，并且形成了被稱為疊蓋作用的松散端或者“卷邊”。如果比絕緣層102更硬的護(hù)面410(由圖4中的虛線示出)施加于內(nèi)側(cè)302，則可能加劇疊蓋。內(nèi)側(cè)護(hù)面410能夠折疊或者弄皺，這由于壓縮絕緣層102而增大了外側(cè)304中的應(yīng)力。除了內(nèi)側(cè)護(hù)面410折疊產(chǎn)生的增大應(yīng)力之外，內(nèi)側(cè)護(hù)面410中的皺褶或者皺紋在管道襯套100展開后可殘存。

圖5示出了絕緣的管道組件500的示例性實(shí)施例。所述絕緣的管道組件500包括固定至管道殼體502的管道襯套100。所示管道殼體502包括內(nèi)表面504和外表面506且管道襯套100固定至內(nèi)表面，以使得絕緣層102被夾在內(nèi)表面和護(hù)面104之間。如此，護(hù)面104將絕緣層102與通過管道殼體502的氣流隔離開。

管道組件500可具有多種不同的構(gòu)造。在圖5中所示的示例性實(shí)施例中，殼體502在橫截面中具有矩形形狀。然而，殼體可具有任何一種形狀。在圖5中所示的實(shí)例中，單片管道襯套100被用于隔離開管道殼體502的整個內(nèi)表面504。然而，管道襯套的寬度W1可被選擇成適應(yīng)多種不同的應(yīng)用場合。例如，寬度W1可相當(dāng)于管道殼體502的長度L2，以使得管道襯套100被按相當(dāng)于管道的內(nèi)部周長的長度L1進(jìn)行切割。在另一實(shí)施例中，管道襯套100的寬度W1可相當(dāng)于管道或者管道一半的內(nèi)部周長，以使得管道襯套100被按相當(dāng)于管道殼體502的長度L2的長度L1進(jìn)行切割。

管道襯套100可按多種方式被固定到管道殼體502上。例如，在圖5的示例性實(shí)施例中，管道襯套100通過緊固件510被固定到管道殼體502上。所述緊固件510可采用多種不同的形式。例如，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，緊固件510可包括被附接至管道殼體的銷釘，且所述銷釘?shù)念^部連接至銷釘?shù)亩瞬?。所述頭部牢固保持管道襯套100抵靠管道殼體502并且被附接至銷釘，所述銷釘被撞擊驅(qū)入管道殼體以形成至管道殼體的正機(jī)械附接。在另一實(shí)施例中，頭部1002被附接至撞擊焊接(諸如通過電阻焊接或者電容焊接)到管道殼體中的銷釘上?？墒褂媚軐⒐艿酪r套100充分固定至管道殼體502的任何一種系統(tǒng)。

雖然已經(jīng)通過發(fā)明的實(shí)施例的描述闡明了本發(fā)明，但是，申請人的意圖不是將所附權(quán)利要求的范圍限制或者以任何方式限定于所述細(xì)節(jié)。附加的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。更進(jìn)一步，雖然本文已經(jīng)顯示并描述了矩形的構(gòu)件，但是還可以使用包括橢圓形、多邊形(例如，正方形、三角形、六邊形等)及其他形狀的其他幾何形狀。因此，按其更寬廣的視角，發(fā)明不限于具體細(xì)節(jié)、代表性設(shè)備和所顯示并描述的說明性實(shí)例。因此，在不脫離申請人的總發(fā)明構(gòu)思的精神或者范圍的情況下可偏離所述詳述。