Тепловой экран

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Лыньков Леонид Михайлович Борботько Тимофей Валентинович Насонова Наталья Викторовна Пулко Татьяна Александровна Абдулькабер Хамза Абдулькадер(72) Авторы Лыньков Леонид Михайлович Борботько Тимофей Валентинович Насонова Наталья Викторовна Пулко Татьяна Александровна Абдулькабер Хамза Абдулькадер(73) Патентообладатели Лыньков Леонид Михайлович Борботько Тимофей Валентинович Насонова Наталья Викторовна Пулко Татьяна Александровна Абдулькабер Хамза Абдулькадер(57) Тепловой экран, выполненный из капиллярно-пористой матрицы на основе машиновязаного полотна, закрепленного на каркасе, отличающийся тем, что пропитан водным раствором гигроскопичной неорганической соли и покрыт с двух сторон слоем кристаллического гидрофильного полимера, охлаждаемого воздушным потоком. Полезная модель относится к конструкциям, предназначенным для защиты различных объектов от мощных тепловых воздействий (нежелательного перегрева, пламени и т.д.), в результате которых может иметь место пожар или выход из строя приборов, оборудования и т.п. Известен теплоаккумулирующий материал, состоящий из термически инертной матрицы и термочувствительного рабочего вещества, характеризующийся тем, что в качестве основы он содержит силикагель с открытыми порами размером 10-100 нм, а в качестве рабочего вещества - кристаллогидрат 262 с порами того же размера 1. В интервале температур 0-10 С в среде сухого азота наблюдается переход гексагидрата хлорида кальция в дигидрат, который происходит в макрокристаллах 262 при температуре более 30 С. При этом на каждый моль вещества аккумулируется около 100 ккал тепла. Недостатками данного изобретения являются ограниченный диапазон рабочих температур и малое время тепловой защиты в случае воздействия мощных тепловых полей. Известен теплозащитный материал, который получают путем пропитки предварительно высушенного теплоаккумулирующего пористого материала, насыщенного растворами солей, до полного (либо частичного) заполнения пор с последующей сушкой 2. Недостатками данного изобретения являются малая величина скрытой теплоты плавления, высокая температура аккумулирования тепловой энергии. Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является теплозащитный материал, содержащий гигроскопичное вещество в пористой матрице, отличающийся тем, что в качестве гигроскопичного вещества используют водные растворы неорганических солей при температуре окружающей среды от - 10 до 50 С, давлении 700-1500 кПа и влажности воздуха более 153. В качестве неорганических солей применяют галогениды,сульфаты, нитраты щелочных или щелочноземельных металлов или их смеси. Пористые матрицы формируются из неорганических оксидов, углеродных сорбентов, пористых композитов с открытыми порами размером 5-100 нм. При этом материал, являющийся основой пористой матрицы, может быть выполнен прессованием либо включен в другую матрицу с добавлением связующих веществ. Регенерация материала пористой матрицы после нагревания осуществляется путем его помещения во влажную атмосферу (влажность более 50 ). Недостатками данного изобретения являются сравнительно невысокая температура нагрева защищаемой поверхности (90-120 С) при времени прогрева от 3 до 25 минут, необходимость регенерации материала. Задачей данной полезной модели является повышение эффективности теплозащитных свойств конструкции теплового экрана при длительном тепловом воздействии на нее в расширенном температурном диапазоне с минимальным уровнем десорбции влагосодержащего композиционного материала. Указанная задача решается тем, что в качестве основы теплового экрана используется капиллярно-пористый тканый материал, выполненный из машиновязаного полотна с поверхностной плотностью до 1313 г/м 2, что обеспечивает объемную заполненность машиновязаного полотна при его пропитке различными водными растворами. Машиновязаное полотно пропитывается водным раствором соли щелочноземельного металла и покрывается слоем кристаллического гидрофильного полимера, полученного на основе поливинилацетата, для минимизации процесса десорбции раствора из объема теплозащитного материала при высоких температурах нагрева защищаемой поверхности. Увеличение вре 2 69862011.02.28 мени функционирования теплового экрана (не менее 40 минут) при температуре источника ИК-излучения до 160 С обеспечивается за счет конвективного охлаждения поверхности экрана, обращенной к источнику ИК-излучения, воздушным потоком, формируемым вентилятором. На фигуре изображен элемент конструкции предлагаемого теплового экрана. Тепловой экран представляет собой однослойную конструкцию, которая выполнена из капиллярно-пористой матрицы на основе машиновязаного полотна 1, пропитанного раствором соли щелочноземельного металла (например, хлориды, бромиды, иодиты кальция и т.д.), покрытого с двух сторон слоем кристаллического гидрофильного полимера-2-, закрепленного на каркасе 2 и охлаждаемого по фронтальной плоскости воздушным потоком 3 от установки прямоточного вентилятора. Принцип действия теплового экрана основан на следующем. Предлагаемый тепловой экран при нормальном температурно-влажностном режиме(20-25 С 70-80 ) способен удерживать до 65 мас.сорбированной из воздушной среды воды и до 67-75 мас.сорбированной влаги благодаря дополнительной адсорбции воды из атмосферы. Для удержания молекул воды в объеме материала в качестве одного из компонентов раствора используются соли щелочноземельных металлов, которые характеризуются высокими сорбционными свойствами. Образование химических связей между ионами диссоциированной соли и молекулами жидкости будет препятствовать выталкиванию молекул воды из пор материала, тем самым сохраняя первоначальный уровень влагосодержания тканого материала независимо от температурных условий. Использование машиновязаного полотна с растворным наполнителем позволяет обеспечить снижение температуры источника со 160 до 44 С. Применение конвективного охлаждения поверхности материала по фронтальной оси плоскости установкой прямоточного вентилятора со скоростью воздушного потока не менее 0,98 м/с позволяет уменьшить температуру нагрева внешней поверхности теплового экрана до 20 С при времени теплового воздействия не менее 40 минут. Работа теплового экрана сопровождается эндотермическим процессом десорбции растворного наполнителя со стороны ИК-источника и процессом сорбции с внешней стороны, вследствие комнатной температуры нагрева экрана (до 20 С), которая позволяет растворному наполнителю сорбировать молекулы воды из воздуха в объеме машиновязаного полотна. Предлагаемый тепловой экран характеризуется регенерацией свойств, заключающихся в том, что в процессе и после его функционирования он начинает адсорбировать воду из воздушной среды при влажности воздуха порядка 70-80 , что обусловлено сорбционными свойствами растворного наполнителя и капиллярно-пористой структурой машиновязаного полотна, состоящего из капилляров размером 10-20 мкм, в результате чего материал дополнительно увлажняется за счет капиллярной конденсации. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3