ТЕРМОИЗОЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ И СПОСОБ МОНТАЖА ТЕРМОИЗОЛИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА НА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
HEAT-INSULATING ELEMENT AND METHOD OF MOUNTING HEAT-INSULATING ELEMENT ON INNER SURFACE OF RAIL VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к теплоизолирующему элементу для теплоизоляции внутреннего объема рельсового транспортного средства, а также к способу монтажа теплоизолирующего элемента на внутренней поверхности рельсового транспортного средства.
Уровень техники
Кабины и салоны рельсовых транспортных средств обычно оснащают теплоизоляцией, призванной обеспечить комфортный климат для находящихся внутри людей. Для теплоизоляции рельсовых транспортных средств обычно применяют, например, маты из минеральной ваты и стекловолокна, покрытые с одной стороны алюминиевой фольгой. Кроме того, в этих целях также применяют мягкие пенопласты на основе меламино-формальдегидной смолы. Все теплоизолирующие материалы одновременно служат звукоизоляцией, предназначенной для сведения к минимуму дорожных шумов и общего уровня шума. Такие теплоизоляционные материалы выполняют самоклеящимися или крепят к внутренней поверхности рельсового транспортного средства специальным клеем или механическим способом. Кроме того, все материалы соответствуют применимым стандартам пожарной безопасности.
В частности, широко используемая в настоящее время минеральная вата и пена на основе меламино-формальдегидной смолы склонны к поглощению конденсата, образующегося на внутренней поверхности внешней обшивки рельсового транспортного средства вследствие температурного градиента между внутренним пространством и окружающей средой рельсового транспортного средства. Поглощение конденсата или иной жидкости может привести к увеличению массы этих материалов, а в некоторых областях - даже к проседанию. В результате может открыться металлическая внешняя обшивка, что приведет к утере теплоизоляционных свойств этими областями рельсового транспортного средства. Маты из стекловолокна и мягкие пенопласты, также применяемые для теплоизоляции рельсовых транспортных средств, также способны в известной степени поглощать влагу. Хотя эти материалы менее склонны к проседанию при впитывании жидкости, поглощение влаги приводит к снижению изолирующей способности и нежелательному появлению бактерий в таких изоляционных материалах.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка улучшенной и, в частности, сохраняющей свои свойства теплоизоляции для рельсовых транспортных средств, не имеющей известных в уровне техники недостатков, а также разработка способа монтажа, позволяющего обеспечить постоянную и стабильную изолирующую способность теплоизоляции.
Эта задача решена, с одной стороны, теплоизолирующим элементом с признаками, раскрытыми в пункте 1 формулы изобретения, а с другой стороны, способом с признаками, раскрытыми в пункте 20 формулы. Предпочтительные или дополнительные признаки изобретения раскрыты в зависимых пунктах 2-19 и 21-26 формулы.
В соответствии с первым аспектом изобретения разработан теплоизолирующий элемент для теплоизоляции внутреннего пространства рельсового транспортного средства, отличающийся тем, что он имеет длину, ширину и толщину, по меньшей мере, частично изготовлен из вспененного материала с закрытыми порами и содержит на своей наружной поверхности, по меньшей мере, один компенсационный шов.
Предпочтительно, компенсационный шов проходит от первой кромки изолирующего элемента.
В следующем предпочтительном варианте компенсационный шов проходит от первой кромки до второй кромки изолирующего элемента.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения на наружной поверхности теплоизолирующего элемента предусмотрено несколько компенсационных швов.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, часть компенсационных швов проходит по всей длине и/или ширине изолирующего элемента.
Предпочтительно, компенсационные швы расположены в форме сетки.
В более предпочтительном варианте компенсационные швы расположены на равном удалении друг от друга.
Кроме того, предпочтителен вариант, в котором компенсационные швы пересекаются.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения первая часть компенсационных швов расположена на первой наружной поверхности, а вторая часть компенсационных швов - на противоположной второй наружной поверхности изолирующего элемента.
Также выгоден вариант, в котором первая часть компенсационных швов и вторая часть компенсационных швов, ориентированных в одном направлении, расположены со смещением друг относительно друга.
Предпочтительно, смещение соответствует половине расстояния между соседними компенсационными швами.
В более предпочтительном варианте глубина, по меньшей мере, части швов превышает половину толщины изолирующего элемента.
В следующем предпочтительном варианте материал с закрытыми порами представляет собой полиэтиленовую пену с закрытыми порами.
В более предпочтительном варианте материал с закрытыми порами представляет собой физически сшитую полиэтиленовую пену с закрытыми порами.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения теплоизолирующий элемент дополнительно содержит, по меньшей мере, один крепежный элемент, соединенный с материалом с закрытыми порами силовым замыканием и/или геометрическим замыканием и/или замыканием материалом.
Предпочтительно, крепежный элемент содержит участок, зафиксированный в материале с закрытыми порами силовым и/или геометрическим замыканием, и диск, соприкасающийся с наружной поверхностью.
В следующем предпочтительном варианте участок содержит дюбель и введенный в дюбель болт, причем диск зафиксирован болтом на наружной поверхности.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения описывает систему, содержащую несколько теплоизолирующих элементов, раскроенных при необходимости в соответствии с геометрией внутреннего пространства рельсового транспортного средства и промаркированных в соответствии с монтажным планом.
В следующем предпочтительном варианте система дополнительно содержит клей и монтажный план.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложен способ монтажа теплоизолирующего элемента на внутреннюю поверхность рельсового транспортного средства, содержащий следующие этапы:
предоставление теплоизолирующего элемента, имеющего длину, ширину и толщину и, по меньшей мере, частично изготовленного из материала с закрытыми порами, и
крепление изолирующего элемента на внутреннюю поверхность рельсового транспортного средства.
Предпочтительно, по меньшей мере, одна поверхность теплоизолирующего элемента содержит структуру для отведения воды.
В более предпочтительном варианте структура для отведения воды выполнена волнообразной со множеством возвышений и углублений.
Кроме того, предпочтительно, нижнюю поверхность рельсового транспортного средства обшивают теплоизолирующим элементом.
В следующем предпочтительном варианте осуществления второго аспекта изобретения на наружной поверхности теплоизолирующего элемента предусмотрен, по меньшей мере, один компенсационный шов, а способ дополнительно содержит этап установки, по меньшей мере, одного крепежного элемента на изолирующий элемент таким образом, чтобы он был соединен с изолирующим элементом силовым замыканием и/или геометрическим замыканием и/или замыканием материалом, а открытая поверхность крепежного элемента располагалась, по существу, заподлицо с наружной поверхностью изолирующего элемента.
Предпочтительно, способ дополнительно содержит этап нанесения клея на открытую поверхность крепежного элемента.
В более предпочтительном варианте способа предусмотрено несколько теплоизолирующих элементов, конструкция которых соответствует описанной ранее, причем способ между этапами подготовки теплоизолирующих элементов и установки крепежного элемента на изолирующие элементы предусматривает, при необходимости, раскрой изолирующих элементов в соответствии с геометрией внутреннего пространства рельсового транспортного средства и их маркировку в соответствии с монтажным планом.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет рассмотрено ниже на примере предпочтительных вариантов осуществления обоих аспектов настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых изображено:
Фигура 1: теплоизолирующий элемент согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.
Фигура 2: изображенный на фигуре 1 теплоизолирующий элемент, дополнительно содержащий крепежный элемент для монтажа теплоизолирующего элемента на поверхность внутреннего пространства рельсового транспортного средства.
Осуществление изобретения
Первый аспект изобретения относится к теплоизолирующему элементу, предназначенному для теплоизоляции внутреннего пространства (пол и/или потолок и/или стена) рельсового транспортного средства. Речь идет, так сказать, о теплоизоляции внутреннего пространства рельсового транспортного средства. Хотя описываемый изобретением теплоизолирующий элемент разработан специально для оптимальной изоляции рельсовых транспортных средств, его можно также применять в авиастроении, судостроении и безрельсовых транспортных средствах, например, передвижных домах, автобусах, кондиционируемых рефрижераторных прицепах и грузовых автомобилях.
Сначала будет рассмотрена конструкция теплоизолирующего элемента в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления первого аспекта изобретения, и затем его монтаж в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления второго аспекта изобретения. В заключение будут рассмотрены преимущества обоих аспектов изобретения.
Теплоизолирующий элемент, который дополнительно может служить звукоизолирующим материалом, может иметь любую форму. Так, доступны прямоугольные, квадратные, круглые, многоугольные, трапециевидные или конусообразные плиты, с переменной или не меняющейся толщиной. Также возможны другие формы, зависящие от области внутреннего пространства, подлежащей изоляции. Любая из рассматриваемых форм может не иметь однозначной и постоянной длины, ширины или толщины.
На фигуре 1 в аксонометрии и схематично изображен теплоизолирующий элемент 10 с указанием длины, ширины и толщины L, В, D в прямоугольной системе координат. Теплоизолирующий элемент 10, выполненный, предпочтительно, в виде плиты, имеет, предпочтительно, постоянную толщину D, причем форма пластины определяется, по существу, внешними кромками 18. В зависимости от области применения изолирующий элемент 10, как уже было сказано выше, может иметь другую форму и переменную толщину. Такие формы могут иметь дополнительные внешние кромки, например, на переходе между областью с большей толщиной и областью с меньшей толщиной, хотя на таком переходе, который может быть закруглен, не имеется однозначно определяемой внешней кромки.
Наружные поверхности 16а, 16b изолирующего элемента 10, не обязательно должны быть плоскими, как показано на фигуре 1. Также возможны выпуклые или вогнутые наружные поверхности.
Изолирующий элемент 10, изображенный на фигуре 1, предпочтительно, содержит несколько компенсационных швов 12а, 12b, 14а и 14b. Компенсационные швы 12а и 14а находятся на наружной поверхности 16а, в то время как компенсационные швы 12b и 14b - на противоположной наружной поверхности 16b, отстоящей от наружной поверхности 16а на толщину D изолирующего элемента 10. Компенсационные швы 12а, 12b проходят в продольном направлении L изолирующего элемента 10, в то время как компенсационные швы 14а, 14b проходят в направлении B ширины.
Предпочтительно, компенсационные швы 12а параллельны друг другу, то есть расположены на равном удалении друг от друга. То же самое справедливо для компенсационных швов 12b на наружной поверхности 16b. В зависимости от размера изолирующего элемента 10 могут быть предусмотрены дополнительные, проходящие в направлении ширины компенсационные швы 14а, 14b. Таким образом, количество компенсационных швов 12а, 12b, 14а и 14b не ограничивается количеством, показанным на фигуре 1.
Компенсационные швы 12а, 14а, предпочтительно, пересекают друг друга. То же самое справедливо, предпочтительно, для компенсационных швов 12b и 14b.
Если проходящие на равном удалении друг от друга и расположенные на одной наружной поверхности 16b компенсационные швы 12b (то же самое справедливо, предпочтительно, для компенсационных швов 12а, 14а и 14b) расположены на расстоянии d друг от друга, то, предпочтительно, смещение V между компенсационными швами 12а на наружной поверхности 16а и компенсационными швами 12b на наружной поверхности 16b составляет в направлении ширины половину расстояния d.
Глубина компенсационных швов 12а, 12b, 14а и 14b, предпочтительно, превышает половину толщины D изолирующего элемента.
Компенсационные швы 12а, 12b, 14а и 14b не ограничены формой, показанной на фигуре 1. Также возможны компенсационные швы, сужающиеся с увеличением глубины, то есть, так сказать, имеющие сечение в форме усеченного конуса.
Хотя, как показано на фигуре 1, компенсационные швы 12а, 12b, 14а и 14b проходят по всей длине L и ширине B изолирующего элемента 10, то, в зависимости от местоположения, то есть фактической геометрии внутреннего пространства рельсового транспортного средства, могут быть достаточными компенсационные швы 12а, 12b, 14а и 14b, проходящие только от внешней кромки 18 на заданную длину и ширину, то есть не доходящие до противоположной внешней кромки 18.
Кроме того, количество компенсационных швов 12а, 12b, 14а и 14b также зависит от размера и области применения изолирующего элемента 10. Таким образом, может оказаться достаточно только одного компенсационного шва на наружной поверхности или одного компенсационного шва на каждой из противоположных наружных поверхностей.
Описываемый изобретением изолирующий элемент 10, по меньшей мере, частично изготовлен из материала с закрытыми порами, предпочтительно, вспененного материала с закрытыми порами. При необходимости, вспененный материал с закрытыми порами можно, предпочтительно, комбинировать с другим материалом или, предпочтительно, с несколькими другими материалами, например, с меламиновой пеной с открытыми, а не закрытыми порами. Предпочтительно, вспененный материал с закрытыми порами представляет собой полиэтиленовую пену с закрытыми порами, более предпочтительно, физически сшитую полиэтиленовую пену с закрытыми порами. Полиэтиленовая пена с закрытыми порами, предпочтительно, соответствует стандартам пожарной безопасности DIN 5510-2 (S4, SR2, ST2) и EN 45545-2 (R1, HL 2, HL 3) и, предпочтительно, пригодна для сертифицированных европейской железнодорожной отраслью климатических зон 2 и 3. Другие характеристики следуют из приведенной ниже таблицы.
Теплоизолирующий элемент может быть закреплен на внутренней поверхности (пол, потолок, стена) рельсового транспортного средства различными способами, а именно: во-первых, в зависимости от места установки, а во-вторых, в зависимости от толщины изолирующего элемента.
Предпочтительно, изолирующий элемент толщиной до 20 мм приклеивают с одной стороны и по всей площади, в частности, при монтаже на потолок и стены рельсового транспортного средства. Изолирующий элемент большей толщины крепят крепежным элементом 20 (фиг. 2). Для этого сначала, предпочтительно, во вспененный материал с закрытыми порами вставляют самозавинчивающийся или самонарезающий дюбель 22. Болт 24, вкручиваемый в дюбель 22, вводит диск или пластину 26 в соприкосновение с наружной поверхностью 16b изолирующего элемента 10. Затягивание болта 24 фиксирует пластину 26. На открытую поверхность пластины 26 наносят клейкую массу, соединяющую изолирующий элемент с внутренней поверхностью стены и/или потолка рельсового транспортного средства.
В зависимости от размера изолирующего элемента 10 может быть предусмотрено несколько таких крепежных элементов 20. Предпочтительно, пластину 26 и болт 24 изготавливают из металла. Этот тип крепления выгоден тем, что крепежный элемент 20, при необходимости, можно предусмотреть в любой точке наружной поверхности 16а, 16b изолирующего элемента 10. В тех областях, в которых изолирующий элемент 10 при использовании по назначению и в смонтированном состоянии подвергается большим нагрузкам, можно предусмотреть крепежные элементы 20 большей плотности и/или пластины 26 с большей площадью открытой поверхности.
Если, например, необходимо изолировать пол рельсового транспортного средства, то изолирующий элемент, который в остальном имеет те же свойства материала, что и изолирующий элемент, устанавливаемый на стену или потолок рельсового транспортного средства, может не содержать никаких компенсационных швов и крепежных элементов. Напротив, в этом случае будет выгодно, если на поверхности изолирующего элемента, обращенной к полу, будет иметься структура для отведения воды. Такая структура для отведения воды, предпочтительно, содержит множество возвышений и углублений, то есть имеет волнообразную форму, по которой вода может стекать между изолирующим элементом и полом рельсового транспортного средства в слив, предусмотренный на рельсовом транспортном средстве. Предпочтительно, изолирующий элемент не закрепляют в случае монтажа на пол.
Изолирующие элементы 10 вместе с предусмотренными крепежными элементами 20 при необходимости, то есть в зависимости от геометрии внутреннего пространства рельсового транспортного средства, раскраивают, собирают в комплекты изоляции и упаковывают. Это в равной степени относится к изолирующим элементам без крепежных элементов, предназначенным для монтажа на пол. При этом каждый изолирующий элемент 10 может быть промаркирован в соответствии с предварительно определенным монтажным планом и требуемым порядком монтажа. В комплекты изоляции, предпочтительно, вкладывают упаковочный лист и соответствующий монтажный план.
Автор настоящего изобретения обнаружил, что материал с закрытыми порами благодаря своей закрытой ячеистой структуре обладает постоянной теплопроводностью (и, тем самым, теплоизолирующими свойствами) и высокой стабильностью формы. Таким образом, ни поглощение влаги, ни вибрации, возникающие при эксплуатации рельсового транспортного средства, не могут привести к усадке материала. Кроме того, предотвращается возникновение внутри материала потенциально вредных бактерий и возможное обусловленное этим разложение материала.
Разумеется, материал с закрытыми порами сжимается и расширяется. В частности, вспененный материал сжимается и расширяется при больших перепадах температур между наружной и внутренней стороной рельсового транспортного средства, так как находящийся в порах газ расширяется при повышении температуры и сжимается при падении температуры. Так, например, обнаружилось, что при разнице температур 90°C, размеры вспененного материала с закрытыми порами могут измениться примерно на 5 см на метр. Тот же эффект возникает при сильном изменении давления воздуха, что может произойти, например, при движении рельсового транспортного средства через высокие горы. Таким образом выраженное расширение и сжатие может привести к обширному повреждению рельсового транспортного средства. Так, например, металлическая наружная оболочка рельсового транспортного средства может быть выдавлена и, тем самым, деформирована.
При этом предусмотренные изобретением компенсационные швы предназначены для компенсации такого расширения и сжатия материала с закрытыми порами. Поэтому при длине (или ширине) изолирующего элемента в один метр, предпочтительно, предусматривают, по меньшей мере, два компенсационных шва шириной от 2 до 3 мм, предпочтительно от 2 до 2,5 мм.
Благодаря тому, что, предпочтительно, компенсационные швы 12а, 12b, 14а, 14b предусмотрены на противоположных наружных поверхностях 16а, 16b изолирующего элемента 10, а глубина, по меньшей мере, двух расположенных на противоположных наружных поверхностях компенсационных швов 12а, 12b, предпочтительно, соответствует, по меньшей мере, половине толщины D (при переменной толщине толщина D соответствует толщине изолирующего элемента в этой области) изолирующего элемента, не существует проходящей по всей длине или ширине изолирующего элемента линии, которая не пересекается, по меньшей мере, с одним компенсационным швом. Это, в свою очередь, означает, что любой слой, каким бы тонким он ни был, (если представить, что весь изолирующий элемент состоит из множества наложенных друг на друга по оси толщины слоев) может растягиваться или сжиматься настолько, чтобы предотвратить значимую кривизну одной из наружных поверхностей 16а, 16b.
Кроме того, компенсационные швы выгодны тем, что они позволяют лучше адаптировать изолирующий элемент к изогнутым поверхностям рельсового транспортного средства при монтаже.
Кроме того, улучшается защита от пожара, так как вся внутренняя поверхность рельсового транспортного средства последовательно и постоянно обшита изоляцией, удовлетворяющей всем предписанным нормам пожарной безопасности.
Если, предпочтительно, изображенный на фигуре 2 крепежный элемент 20 будет использоваться для монтажа изолирующего элемента на рельсовое транспортное средство, это позволит обеспечить надежное и стабильное соединение изолирующего элемента с рельсовым транспортным средством, так как возможное сжатие и расширение можно более эффективно компенсировать точечной фиксацией изолирующего элемента, а не приклеиванием по всей площади. Даже после многолетней эксплуатации рельсового транспортного средства соединение изолирующего элемента остается достаточно надежным для обеспечения неизменной и постоянной изолирующей способности.
Благодаря тому, что компенсационные швы на наружной поверхности пересекаются, при креплении изолирующего элемента можно эффективно удалить воздух, находящийся между изолирующим элементом и рельсовым транспортным средством, что, в свою очередь, значительно упростит монтаж.
В качестве клея, предпочтительно, используют клей без содержания акриловой дисперсии. Тем не менее, для более тонких пластин можно использовать акриловую липкую ленту. Так, например, полиэтиленовая пена с закрытыми порами устойчива к таким клеям, и использование подобного клея не приведет к повреждению структуры закрытых пор как при приклеивании плоскостью, так и при креплении с помощью крепежного элемента, показанного на фигуре 2.