Теплоизолирующая стенка

Полезная модель относится к строительным элементам и может быть использована в качестве звуко- и теплоизоляции при строительстве ненесущих конструкций на транспорте, преимущественно для звуко- и теплоизоляции пассажирских железнодорожных вагонов.
Известен теплозвукоизоляционный элемент, состоящий из остова, теплоизоляционного слоя и звукоизолирующего покрытия, причем остов выполнен из жесткого пенополистирольного материала, теплоизоляционный слой из каменной ваты, а звукоизолирующее покрытие из многослойного полиэтилена [см. патент РФ №95785, МПК F16L 59/00, Е04С 1/40, Е04В 2/02, опубл. 10.07.2010 Бюл. №19, «Теплозвукоизоляционный элемент», авторы: Бигулов А.В. и др.].
Недостатками теплозвукоизоляционного элемента являются большая потребная толщина, определяемая величиной теплопроводности используемых теплоизоляционных материалов, и неразборность конструкции, снижающая ремонтопригодность кузова пассажирского вагона.
Известна также теплоизолирующая стенка, содержащая многослойный корпус, включающий в себя первую панель, первый пластинчатый теплоизолирующий слой выполненный из пенопласта и имеющий заданную толщину, вакуумные изоляционные элементы, установленные на втором пластинчатом теплоизолирующем слое, выполненном из пенопласта, вторую панель и вспененный теплоизоляционный материал, заполняющий пространство между вакуумными изоляционными элементами [см. патент ЕР 1045079 (А2), МПК B62D 33/04, Е04В 1/80, опубл. 18.10.2000, «Heat insulating wall member, and method of manufacturing the same», авторы: Yamamoto Naotaka, и др.].
Недостатками данного устройства являются недостаточная конструкционная прочность предлагаемых вакуумных элементов и невысокая ремонтопригодность.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение конструкционной прочности вакуумных теплоизоляционных элементов и теплоизолирующей стенки, а также повышение ее ремонтопригодности.
Технический результат достигается тем, что предлагается теплоизолирующая стенка, содержащая наружную стальную стенку, скрепленные с ней вспененным теплоизоляционным материалом вакуумные теплоизоляционные элементы, звукопоглощающий материал и внутреннюю декоративную стенку, согласно полезной модели, вакуумные теплоизоляционные элементы выполнены в виде внешней обечайки с кронштейнами-ограничителями, внутренними ребрами жесткости и торцевыми заглушками из полимерного материала, внутри элемента абсолютное давление составляет менее 1 кПа, внешние обечайки скреплены между собой разъемным соединением с образованием зазора, который заполнен вспененным теплоизоляционным материалом, эвукпоглощающий материал размещен на поверхности внешней обечайки между кронштейнами-ограничителями и внутренней декоративной стенкой, которая соединена с кронштейнами-ограничителями крепежными элементами, причем, толщина вспененного теплоизоляционного материала между наружной стальной стенкой и вакуумными теплоизоляционными элементами задается величиной кронштейнов-ограничителей, а заглушки вакуумных теплоизоляционных элементов выполнены с улублениями и выпуклостями с возможностью стыковки элементов друг с другом.
Выполнение вакуумных теплоизоляционных элементов из прочного полимерного материала, например, полиамида «ПА-6», и использование их в качестве одного из слоев многослойной теплоизолирующей стенки позволяет значительно увеличить прочность теплоизоляции при обеспечении заданного суммарного термического сопротивления.
Выполнение внешних обечаек вакуумных теплоизоляционных элементов с кронштейнами-ограничителями ограничивает расстояние между обечайками и наружной стальной стенкой, лимитирует толщину слоя вспененного теплоизоляционного материала и обеспечивает передачу усилия с наружной стальной стенки на внешние обечайки и внутренние ребера жесткости вакуумных теплоизоляционных элементов, что повышает поперечную прочность теплоизолирующей стенки.
Выполнение заглушек вакуумных теплоизоляционных элементов с улублениями и выпуклостями для стыковки элементов друг с другом в продольном направлении повышает продольную прочность теплоизолирующей стенки.
Соединение внутренней декоративной стенки с кронштейнами-ограничителями вакуумных теплоизоляционных элементов выполнено крепежными элементами с возможностью разборки и замены эвукпоглощающего материала, что повышает ремонтопригодность теплоизолирующей стенки.
На фиг. 1 - поперечный разрез теплоизолирующей стенки.
На фиг. 2 - местный вид разъемного соединения двух вакуумных теплоизоляционных элементов с зазором.
На фиг. 3 - продольный разрез теплоизолирующей стенки.
Теплоизолирующая стенка содержит наружную стальную стенку 1, вакуумные теплоизоляционные элементы 2, состоящие из внешних обечаек 3 с кронштейнами-ограничителями 4 и разъемными соединениями типа «защелка» 5, которые создают зазоры 6, внутренние ребра жесткости 7, вспененный теплоизоляционный материал 8, заполняющий постранства в зазорах 6 и пространство между наружной стальной стенкой 1 и вакуумными теплоизоляционными элементами 2, звукоизоляционный материал 9, внутреннюю декоративную стенку 10, соединенную с кронштейнами-ограничителями 4 крепежными элементами 11, заглушки с углублением 12 и заглушки с выпуклостью 13.
Теплоизолирующую стенку изготавливают и используют следующим образом.
На наружную стальную стенку 1 транспортного средства с ее внутренней стороны с некоторым усилием опирают кронштейнами-ограничителями 4 вакуумные теплоизоляционные элементы 2, скрепленные между собой разъемными соединениями типа «защелка» 5 с образованием зазоров 6. В пространства зазоров бив пространство между кронштейнами-ограничителями 4, наружной стальной стенкой 1 и вакуумными теплоизоляционными элементами 2 подается вспененный теплоизоляционный материал 8 в жидком виде. Объем вспененного теплоизоляционного материала 8 лимитируется размерами кронштейнов-ограничителей 4 и величиной зазоров 6. При увеличении объема вспененного теплоизоляционного материала зазор 6 не изменяется из-за соединения 5, а пространство между наружной стальной стенкой 1 и вакуумными теплоизоляционными элементами 2 не изменяется из-за прижатия кронштейнов-ограничителей 4 к наружной стальной стенке 1 с некоторым усилием. После полного отверждения вспененного теплоизоляционного материала 8 между кронштейнами-ограничителями 4 на открытой стороне вакуумных теплоизоляционных элементов 2 помещается звукоизоляционный материал 9 типа стекловолокна, который закрывается внутренней декоротивной стенкой 10, крепящейся к кронштейнам-ограничителям 4 крепежными элементами 11. Каждый вакуумный теплоизоляционный элемент 2 предварительно собирается из внешней обечайки 3 с внутренними ребрами жесткости 7, одной заглушки с углублением 12 и одной заглушки с выпуклостью 13. Как отмечалось в работе [Балалаев А.Н., Мокшанов А.С., Паренюк М.А. Теплотехнические свойства вагонов и контейнеров из экструдированных алюминиевых панелей // Транспорт Российской Федерации, 2014. - №1. - С. 58-60.], согласно расчетам, если внутри вакуумного теплоизоляционного элемента 2, создать величину остаточного вакуума менее 1 кПа, то его термическое сопротивление будет примерно в 2 раза больше, чем термическое сопротивление современных
теплоизоляционных материалов, например, материала пенополистирол. Увеличение толщины и уменьшение длины внутренних ребер жесткости 7 снижает термическое сопротивление вакуумного теплоизоляционного элемента 2, но при этом увеличивает его прочность, поэтому изменяя размеры внутренних ребер жесткости 7 можно обеспечить повышение прочности теплоизолирующей стенки при потребном уровне термического сопротивления. Вакуум внутри вакуумного теплоизоляционного элемента 2 создается с помощью вакуум-насоса через технологическое отверстие, которое затем заваривается. Все детали вакуумного теплоизоляционного элемента 2 выполнены из прочного полимерного материала с низкой теплопроводностью, например, полиамида «ПА-6», что обеспечивает ему прочность, достаточную для выдерживания атмосферного давления, способность воспринимать большие продольные и поперечные нагрузки и хорошие теплоизоляционные свойства. Так как длина вакуумного теплоизоляционного элемента 2 может быть меньше длины стенки 1, наличие углублений и выпуклостей в заглушках 12 и 13 позволяет стыковать с их помощью вакуумные теплоизоляционные элементы 2, наращивая их длину. Плотные контакты наружой стальной стенки 1 с кронштейнами-ограничителями 4 вакуумных теплоизоляционных элементаов 2, а также наличие затвердевшего вспененого теплоизоляционного материала 8 в пространстве между наружой стальной стенкой 1 и внешними обечайками 3 повышает поперечную прочность теплоизолирующей стенки. Плотные контакты заглушек 12 и 13 при стыковке вакуумных теплоизоляционных элементов 2 в длину повышает продольную прочность теплоизолирующей стенки. Наличие разъемного соединения между кронштейнами-ограничителями 4 вакуумных теплоизоляционных элементов 2 и внутренней декоративнй стенки 11, обеспечиваемого крепежными элементами 11, позволяет проводить разборку и замену эвукпоглощающего материала 9, что повышает ремонтопригодность теплоизолирующей стенки.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обладает повышенной поперечной и продольной прочностью при потребном уровне термического сопротивления. Кроме того, предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом обладает более высокой ремонтопригодностью.