RU210436U1

RU210436U1 - Layered cylindrical shell

Info

Publication number: RU210436U1
Application number: RU2021139834U
Authority: RU
Inventors: Максим Владимирович Мишнев; Владимир Михайлович Асташкин
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-04-15

Abstract

Полезная модель относится к области строительства и может применяться при создании конструкций газоотводящих трактов различного назначения, в частности дымовых, вентиляционных труб и газоходов.Полезная модель решает задачу снижения накопления влаги внутри стенки оболочки в слое из минераловатного утеплителя.Слоистая цилиндрическая оболочка включает наружную и внутреннюю обшивки, между которыми расположен соединенный с обшивками слой из минераловатного утеплителя, согласно полезной модели, внутренняя обшивка выполнена из композиционного материала на основе стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой с отвердителем и ускорителем; наружная обшивка выполнена из композиционного материала на основе резольной фенолформальдегидной смолы без отвердителя, при этом для наружной обшивки применен внешний покрывной слой на основе ветровлагозащитной паропроницаемой полипропиленовой мембраны.Состав обшивок обеспечивает высокую химстойкость и герметичность внутренней обшивки, одновременно обеспечивая паропроницаемость и водонепроницаемость наружной обшивки, включающей паропроницаемый и водонепроницаемый слой.The utility model relates to the field of construction and can be used to create structures for gas exhaust ducts for various purposes, in particular chimneys, ventilation pipes and gas ducts. The utility model solves the problem of reducing the accumulation of moisture inside the shell wall in a layer of mineral wool insulation. A layered cylindrical shell includes an outer and inner skin , between which there is a layer of mineral wool insulation connected to the skins, according to the utility model, the inner skin is made of a composite material based on fiberglass impregnated with epoxy resin with a hardener and an accelerator; the outer skin is made of a composite material based on a resole phenol-formaldehyde resin without a hardener, while the outer skin is used for the outer skin layer based on a wind and moisture-proof vapor-permeable polypropylene membrane. and waterproof layer.

Description

Полезная модель относится к области строительства и может применяться при создании конструкций газоотводящих трактов различного назначения, в частности дымовых, вентиляционных труб и газоходов.The utility model relates to the field of construction and can be used to create structures for gas exhaust ducts for various purposes, in particular chimneys, ventilation pipes and gas ducts.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому объекту является слоистая цилиндрическая оболочка [1], наружная и внутренняя обшивки которой выполнены из плотного композиционного материала со стекловолокнистым армирующим заполнителем, пропитанным термореактивным связующим с низкой пористостью, а средний скрепленный с ними слой выполнен из минераловатного утеплителя. Благодаря такому комплексному сечению обеспечиваются достаточные несущая способность оболочки и теплоизолирующая способность ее стенки. Однако при случайном повреждении обшивок и за счет процессов массопереноса (который при влажных режимах эксплуатации конструкции может протекать даже через плотную внутреннюю обшивку) происходит накопление влаги внутри среднего слоя оболочки, что разрушает заполнитель или снижает его механические свойства, утяжеляет оболочку, а также ухудшает теплоизоляционные свойства её стенки.The closest in technical essence to the claimed object is a layered cylindrical shell [1], the outer and inner skins of which are made of a dense composite material with fiberglass reinforcing filler impregnated with a thermosetting binder with low porosity, and the middle layer bonded to them is made of mineral wool insulation. Due to such a complex section, sufficient bearing capacity of the shell and heat-insulating capacity of its wall are provided. However, in case of accidental damage to the skins and due to mass transfer processes (which, under wet conditions of operation of the structure, can even flow through a dense inner skin), moisture accumulates inside the middle layer of the shell, which destroys the filler or reduces its mechanical properties, makes the shell heavier, and also worsens the thermal insulation properties. its walls.

Полезная модель решает задачу снижения накопления влаги внутри стенки оболочки в минераловатном среднем слое.The utility model solves the problem of reducing the accumulation of moisture inside the shell wall in the mineral wool middle layer.

Техническая задача достигается тем, что слоистая цилиндрическая оболочка, включающая наружную и внутреннюю обшивки, между которыми расположен соединенный с обшивками слой из минераловатного утеплителя, согласно полезной модели, внутренняя обшивка выполнена из композиционного материала на основе стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой с отвердителем и ускорителем; наружная обшивка выполнена из композиционного материала на основе резольной фенолформальдегидной смолы без отвердителя, при этом для наружной обшивки применен внешний покрывной слой на основе ветровлагозащитной паропроницаемой полипропиленовой мембраны.The technical problem is achieved in that the layered cylindrical shell, including the outer and inner skins, between which there is a layer of mineral wool insulation connected to the skins, according to the utility model, the inner skin is made of a composite material based on fiberglass impregnated with epoxy resin with a hardener and an accelerator; the outer skin is made of a composite material based on a resole phenol-formaldehyde resin without a hardener, while the outer skin is made of an outer covering layer based on a wind- and moisture-proof vapor-permeable polypropylene membrane.

Для этого в слоистой цилиндрической оболочке, наружная и внутренняя обшивки которой выполнены из композиционного материала со стекловолокнистым армирующим наполнителем, а средний, скрепленный с ними, слой выполнен из минераловатного утеплителя, согласно заявляемой полезной модели, внутренняя обшивка выполнена на основе термореактивного полимерного связующего с низкой пористостью (например, полиэфирного или эпоксидного), а наружная обшивка - на основе резольного фенолформальдегидного связующего, при этом для нее в качестве армирующего наполнителя покрывного (внешнего) слоя вместо стекловолокна применена ветр-влагозащитная полипропиленовая паропроницаемая мембрана, например Изоспан А.To do this, in a layered cylindrical shell, the outer and inner skins of which are made of a composite material with fiberglass reinforcing filler, and the middle layer fastened to them is made of mineral wool insulation, according to the claimed utility model, the inner skin is made on the basis of a thermosetting polymer binder with low porosity (for example, polyester or epoxy), and the outer skin is based on a resole phenol-formaldehyde binder, while a wind-moisture-proof polypropylene vapor-permeable membrane, for example, Isospan A, is used instead of fiberglass as a reinforcing filler for the top (outer) layer.

Такой состав слоев обеспечивает высокую химстойкость и герметичность внутренней обшивки, одновременно обеспечивая паропроницаемость и водонепроницаемость наружной обшивки. Удаление влаги из средних слоев оболочки происходит за счет ее испарения изнутри оболочки во внешнюю среду, что становится возможным благодаря высокой открытой пористости резольного фенолформальдегидного связующего, из которого выполнена наружная обшивка. Композитный материал на резольном фенолформальдегидном связующем и стекловолокнистом армирующем наполнителе является паро- и водопроницаемым, поскольку оба компонента обладают этими свойствами. При этом покровный (внешний) слой наружной обшивки остается паропроницаемым из-за одновременной паропроницаемости связующего и армирующего наполнителя и водонепроницаемым из-за водонепроницаемости армирующего наполнителя покровного (внешнего) слоя, выполненного из ветровлагозащитной паропроницаемой полипропиленовой мембраны.Such a composition of the layers provides high chemical resistance and tightness of the inner skin, while at the same time providing vapor permeability and water tightness of the outer skin. The removal of moisture from the middle layers of the shell occurs due to its evaporation from the inside of the shell into the external environment, which becomes possible due to the high open porosity of the resole phenol-formaldehyde binder, from which the outer skin is made. A composite material based on a resole phenol-formaldehyde binder and a glass fiber reinforcing filler is vapor- and water-permeable, since both components have these properties. At the same time, the cover (outer) layer of the outer skin remains vapor-permeable due to the simultaneous vapor permeability of the binder and reinforcing filler and waterproof due to the water resistance of the reinforcing filler of the cover (outer) layer, made of a wind-moisture protective vapor-permeable polypropylene membrane.

Проницаемость отвержденного термореактивного фенолформальдегидного связующего, на котором выполняется наружная обшивка, обеспечивается тем, что вода, содержащаяся в резоле и образующаяся в процессе конденсации, испаряется при подъеме температуры до 80…100°С, в этом же температурном интервале происходит сшивание (отверждение) резольной смолы. При быстром подъеме температуры до 100°С испаряющиеся газообразные продукты способствуют созданию открытой мелкопористой структуры изделия [2, стр. 232]. Обычно при изготовлении стеклопластика на фенолформальдегидном связующем стараются уменьшить пористость за счет прессования, в предлагаемом решении слоистой оболочки прессование наружного слоя не выполняют, поэтому пористость сохраняется.The permeability of the cured thermosetting phenol-formaldehyde binder, on which the outer skin is made, is ensured by the fact that the water contained in the resole and formed during the condensation process evaporates when the temperature rises to 80 ... 100 ° C, in the same temperature range crosslinking (curing) of the resole resin occurs . With a rapid rise in temperature to 100°C, evaporating gaseous products contribute to the creation of an open, finely porous structure of the product [2, p. 232]. Usually, in the manufacture of fiberglass on a phenol-formaldehyde binder, they try to reduce the porosity due to pressing; in the proposed solution of the layered shell, the outer layer is not pressed, so the porosity is preserved.

Поскольку резольное фенолформальдегидное связующее является трудногорючим, дополнительно за счет применения предлагаемого решения снижается горючесть конструкции.Since the resole phenol-formaldehyde binder is hardly combustible, the combustibility of the structure is additionally reduced due to the application of the proposed solution.

На фиг. 1 показан поперечный разрез оболочки, на фиг. 2 - разрез А-А по фигуре 1.In FIG. 1 shows a cross section of the shell, Fig. 2 - section A-A according to figure 1.

Слоистая оболочка (фиг.1,2) имеет внутреннюю 1 и наружную 3 обшивки из композиционного материала и средний, скрепленный, например, за счет склейки, с ними слой 2 из минераловатного утеплителя. При этом внутренняя обшивка 1 выполнена на основе термореактивного связующего с низкой пористостью, например, эпоксидного, и полностью армирована стекловолокнистым наполнителем, а наружная обшивка 3 выполнена на основе резольного фенолформальдегидного связующего, и для нее в качестве армирующего наполнителя покрывного (внешнего) слоя 4 применена ветровлагозащитная паропроницаемая полипропиленовая мембрана, например, Изоспан А. Такой состав обшивок обеспечивает высокую химстойкость и герметичность внутренней обшивки 1, одновременно обеспечивая паропроницаемость и водонепроницаемость наружной обшивки 3, включающей паропроницаемый и водонепроницаемый покрывной внешний слой 4.Layered shell (figure 1,2) has an inner 1 and outer 3 skins made of composite material and the middle, bonded, for example, by gluing, with them layer 2 of mineral wool insulation. At the same time, the inner skin 1 is made on the basis of a thermosetting binder with low porosity, for example, epoxy, and is completely reinforced with a fiberglass filler, and the outer skin 3 is made on the basis of a resole phenol-formaldehyde binder, and for it, as a reinforcing filler of the covering (outer) layer 4, a wind and moisture protection a vapor-permeable polypropylene membrane, for example, Isospan A. Such a composition of the skins provides high chemical resistance and tightness of the inner skin 1, while at the same time ensuring the vapor permeability and water tightness of the outer skin 3, including a vapor-permeable and waterproof outer layer 4.

Удаление паров влаги в предлагаемой полезной модели из рыхлых средних слоев минераловатного утеплителя 2 происходит благодаря открытой пористости композиционного материала наружной обшивки 3, выполненного на основе резольного фенолформальдегидного связующего, формирующейся при его отверждении в диапазоне температур 80…100°С в результате испарения воды, появляющейся в качестве побочного продукта реакции отверждения, а также паропроницаемости ветровлагозащитной мембраны в покровном (внешнем) слое 4 наружной обшивки 3. При этом водонепроницаемость мембраны, армирующей покровный (внешний) слой 4 обшивки 3, обеспечивает защиту оболочки от проникновения атмосферной влаги.The removal of moisture vapor in the proposed utility model from the loose middle layers of mineral wool insulation 2 occurs due to the open porosity of the composite material of the outer skin 3, made on the basis of a resole phenol-formaldehyde binder, which is formed during its curing in the temperature range of 80 ... 100 ° C as a result of the evaporation of water that appears in as a by-product of the curing reaction, as well as the vapor permeability of the wind and moisture protective membrane in the cover (outer) layer 4 of the outer skin 3. At the same time, the water resistance of the membrane reinforcing the cover (outer) layer 4 of the skin 3 protects the shell from the penetration of atmospheric moisture.

Вследствие удаления влаги повышаются теплоизоляционные свойства стенки слоистой оболочки, а поскольку фенолформальдегидное связующее наружной обшивки 3 относится к трудногорючим материалам снижается горючесть конструкции.Due to the removal of moisture, the thermal insulation properties of the wall of the layered shell increase, and since the phenol-formaldehyde binder of the outer skin 3 belongs to slow-burning materials, the combustibility of the structure decreases.

Слоистая оболочка работает следующим образом.The layered shell works as follows.

При действии внешних механических нагрузок (таких как ветер, вес конденсата и др.) стенка оболочки работает как комплексное сечение: обшивки из композитных материалов 1,3,4, выполненные на термореактивных полимерных связующих и армирующих наполнителях, воспринимают нормальные усилия. Средний слой 2 из минераловатного утеплителя обеспечивает совместность работы внутренней 1 и наружной обшивки 3 с покрывным слоем 4 и воспринимает сдвигающие усилия, также средний слой 2 обеспечивает теплоизоляцию оболочки. При эксплуатации в режимах с высокой влажностью транспортируемой среды за счет процессов массопереноса и при случайном повреждении обшивок в среднем волокнистом минераловатном слое 2 может накапливаться влага. Однако, благодаря рыхлой структуре минераловатного заполнителя 2, высокой открытой пористости композиционного материала на основе резольного фенолформальдегидного связующего, который применен для наружной обшивки 3, паропроницаемости ветровлагозащитной паропроницаемой мембраны в покрывном слое 4 наружной обшивки 3 происходит удаление из среднего слоя наружу паров влаги, а от атмосферных осадков данный покрывной слой 4 защищает оболочку, благодаря свойствам мембраны пропускать пар и не пропускать воду.Under the action of external mechanical loads (such as wind, condensate weight, etc.), the shell wall works as a complex section: skins made of composite materials 1,3,4, made on thermosetting polymeric binders and reinforcing fillers, perceive normal forces. The middle layer 2 of mineral wool insulation ensures the compatibility of the work of the inner 1 and outer skin 3 with the cover layer 4 and perceives shear forces, and the middle layer 2 also provides thermal insulation of the shell. During operation in modes with high humidity of the transported medium due to mass transfer processes and in case of accidental damage to the skins, moisture can accumulate in the middle fibrous mineral wool layer 2. However, due to the loose structure of the mineral wool filler 2, the high open porosity of the composite material based on the resole phenol-formaldehyde binder, which is used for the outer skin 3, the vapor permeability of the wind and moisture protective vapor-permeable membrane in the cover layer 4 of the outer skin 3, moisture vapor is removed from the middle layer to the outside, and from atmospheric rainfall, this cover layer 4 protects the shell, due to the properties of the membrane to pass steam and not pass water.

По сравнению с прототипом, в заявляемой слоистой оболочке обеспечен выход влаги из внутренней обшивки 1, среднего слоя 2, наружной обшивки 3 и покрывного слоя 4 за счет испарения, в результате чего слоистая оболочка сохраняет теплоизоляционные свойства, более надежна и долговечна. Одновременно снижается горючесть конструкции слоистой оболочки, так как резольное фенолформальдегидное связующее наружной обшивки относится к трудногорючим.Compared with the prototype, in the inventive layered shell, moisture escapes from the inner skin 1, the middle layer 2, the outer skin 3 and the cover layer 4 due to evaporation, as a result of which the layered shell retains thermal insulation properties, is more reliable and durable. At the same time, the combustibility of the layered shell structure is reduced, since the resole phenol-formaldehyde binder of the outer skin is classified as slow-burning.

Пример.Example.

Предлагаемая полезная модель может быть применена в конструкции газохода котельной, который собирается из слоистых цилиндрических оболочек диаметром 1,5 м, изготавливаемых мокрой намоткой. Внутренняя обшивка 1 слоистой оболочки имеет толщину 5 мм и выполнена из композиционного материала (стеклопластика), на основе стеклоткани Т23, пропитанной эпоксидной смолой ЭД20 (53% по массе) с отвердителем ИЗОМТГФА (44 % по массе) и ускорителем УП 606/2 (3% по массе). Такой стеклопластик отверждается при температуре 100°С и выше, и после отверждения представляет собой герметичный материал с низкой пористостью. Средний слой 2 такой оболочки имеет толщину 50 мм и выполнен из минераловатных плит на основе базальтового волокна марки Техноруф В, вматываемых между обшивками 1 и 3, которые склеиваются со средним слоем при отверждении. Наружная обшивка 3 слоистой оболочки выполнена из композиционного материала на основе резольной фенолформальдегидной смолы СФЖ-309, отверждаемой при температуре 80…100°С без добавления отвердителя. При этом покрывной (внешний) слой 4 обшивки 3, имеющей толщину 7 мм, выполнен на основе ветровлагозащитной паропроницаемой полипропиленовой мембраны Изоспан А и имеет толщину 2 мм (суммарная толщина наружной обшивки 3 составляет 7 мм).The proposed utility model can be applied in the design of a boiler flue, which is assembled from layered cylindrical shells with a diameter of 1.5 m, produced by wet winding. Inner lining 1 layered shell has a thickness of 5 mm and is made of a composite material (fiberglass) based on T23 fiberglass impregnated with ED20 epoxy resin (53% by weight) with a hardener ISOMTHF (44% by weight) and accelerator UP 606/2 (3% by weight). Such fiberglass is cured at a temperature of 100°C and above, and after curing is a sealed material with low porosity. The middle layer 2 of such a shell has a thickness of 50 mm and is made of mineral wool slabs based on Technoruf B basalt fiber, wound between skins 1 and 3, which are glued to the middle layer during curing. The outer skin 3 of the layered shell is made of a composite material based on resole phenol-formaldehyde resin SFZh-309, cured at a temperature of 80...100°C without the addition of a hardener. At the same time, the cover (outer) layer 4 of the skin 3, having a thickness of 7 mm, is made on the basis of the wind and water vapor-permeable polypropylene membrane Isospan A and has a thickness of 2 mm (the total thickness of the outer skin 3 is 7 mm).

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ на ПМ № 45333, заявлено 14.01.2005, опубл. 10.05.2005, бюлл. №13.1. RF patent for PM No. 45333, declared 01/14/2005, publ. May 10, 2005, bull. No. 13.

2. Фенольные смолы и материалы на их основе. - Пер. с англ. Под ред. Ф. А. Шутова, - М.: Химия, 1983-280 с. Ил.2. Phenolic resins and materials based on them. - Per. from English. Ed. F. A. Shutova, - M .: Chemistry, 1983-280 p. Il.

Claims

Layered cylindrical shell, including outer and inner skins, between which there is a layer of mineral wool insulation connected to the skins, characterized in that the inner skin is made of a composite material based on fiberglass impregnated with epoxy resin with a hardener and an accelerator; the outer skin is made of a composite material based on a resole phenol-formaldehyde resin without a hardener, while the outer skin is made of an outer covering layer based on a wind- and moisture-proof vapor-permeable polypropylene membrane.