NO814256L - Varmeisolerende dekke for en isflate. - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Oppbygning og vedlikehold av et isdekke for en isskøyte-bane med standard størrelse med en isflate som måler 200 x 85 fot krever vanligvis et fryseanlegg på omtrent 300 hk. Dette fryseanlegg drives vanligvis elektrisk. Avhengig av arenakonstruk-sjonen og det lokale klima ligger strømforbruket normalt i om-rådet fra 50 .000 til 150 000 kWh pr. måned under en .vinters skøytesesong. Som følge av de økende strømpriser er nedlegging av skøytebaner blitt en vanlig foreteelse og utvikling av nye baner har vært sterkt forhindret.

Varmebelastningen på et isdekke som må fjernes ved fry-sing, avledes fra tre hovedkilder. Varme ledes til isdekket nedenfra og fra sidene av dekket. Denne varmekilde.er vanligvis liten, sjelden så meget som 10% av den totale varmebelastning. En annen kilde for varmebelastning på.isdekket.er konvek-sjon som også omfatter kondensasjon. Denne varmebelastning overføres til isdekket ved luftsirkulasjon over isflaten som forårsakes ved bevegelse av skøyteløperne, varmedifferanser o.l. Ettersom luften kjøles ned ved kontakt med isen, kondenseres vanndampen ut fra luften og fryser slik at både fordampningsvar-men . f ra vannet og fusjonsvarmen overføres til isen. Størrelsen av denne varmemengde vil være avhengig av de forhold som opprett-holdes innenfor arenaen, men kan ofte overskride 50% av den totale varmebelastning. En tredje varmekilde er stråling som av-'ledes både fra kilder med høy temperatur, såsom lyskilder,og fra kilder med lav temperatur, såsom arenaens vegger og tak. Disse varmekilder er også av betydelig størrelsesorden og kan utgjøre så meget som 50% eller mer av den totale varmebelastning..

Lite kan gjøres ved vanlige iskøytebaner for reduksjon

av disse varmetap mens banen er i bruk. Studier av isbanedrift har imidlertid vist at den aktuelle skøytebanebruk dekker normalt omtrent fra 35 til 50% av den totale timetid. F.eks. hol-der en skøytearena som ansees for å være sterkt belastet åpnings-tider fra kl. 15 til midnatt på ukedager og fra kl. 7 til midnatt i weekenden. I dette eksempel er skøytebanen i bruk i 79 av de 168 timer som er til rådighet, dvs. 47% av den totale tid.

Det kunne synes opplagt å plassere et isolerende dekke over isdekket i de timer når banen ikke brukes for å eliminere vesentlig konveksjons- og kondensasjonstapene og drastisk redusere disse på grunn av stråling. Slike forsøk har alltid vært oppgitt som ytterst upraktiske når det gjelder innføring på dag-driftsbasis fordi tiden, arbeidet og utstyret har krevd plassering og borttagning av et isoleringsdekke på over nesten 0,2 ha på en bane med standard størrelse. Når dette problem kobles sammen med det faktum at det på en typisk bane holdes bare grunnmannskap i arbeide når banen ikke er i bruk, dvs. når in-stalleringen og borttagningen av isoleringsdekket ville være aktuelle.

Det er vanlig praksis å dekke friidrettsfelter, såsom fotballbaner o.l., for å holde dem tørre under preparering for en kamp. I slike tilfelle har man imidlertid et stort mannskap til rådighet, isoleringsverdien av presenningen eller lignende dekke er av mindre betydning og borttagningen av installasjonen utføres sjelden og ikke h<y>er dag. Allikevel er det blitt utvik-let et antall, spesielle anordninger til bruk ved dekning av fri-idrettsbaner. Som eksempel kan nevnes U.S. patent 3 108 804

som beskriver to i avstand fra hverandre og ved siden av hverandre anordnede bevegelige enheter med en rørformet trommel som bæres mellom dem. En presenning er viklet opp på trommelen i lagringsstilling og presenningen vikles av og rulles over spil-lebanens overflate ettersom de bevegelige enheter, føres frem.

US patent 3 395 918 beskriver et presenningsdekke for et fri-idrettsfelt som er viklet på en trommel som er montert på en endetappbærer. Det er også kjent å legge ned større lengder av plastfilm på bakkens overflate, f.eks. som dekningsmateriale i landbruket og for lignende formål. Som eksempel på en anordning til dekning av store felter med en enhetsfolie eller film kan nevnes anordningen ifølge US patent 4 :050 972.

Sammendrag av oppfinnel sen

En membranaktig termisk barriere anbringes på og fjernes fra isoverflaten, på en bane e.l. ved bruk av en transportabel trommel som overflaten av et sentralt parti av barrieren er festet til, slik at det vikles opp en dobbelt tykkelse av membranen på trommelen idet det startes ved midten av og fortsettes mot endene av membranen. Ved en' foretrukken utførelse er membranen dimensjonert slik at den dekker den fulle lengde av isoverflaten og halvparten av dennes bredde. Membranen brettes først i halvdeler i lengderetningen ved.denne utførelse før fastgjø-ring til trommelen for å tillate fire membrantykkelser å bli viklet samtidig på trommelen.

Derfor er en hensikt med denne oppfinnelse å redusere . varraeoverføringen til en isoverflate når denne ikke'er i bruk.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe midler til å redusere frysningsomkostningene ved.drift av en is-bane.

Enda en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe et membranaktig dekke som er innrettet til i bruk å dekke en isoverflate og utgjøre en termisk sperre og dampsperre for samme.

Enda en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe midler til å påføre en termisk barriere på en isflate og å fjerne barrieren derfra.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er et sideriss av en kraftdreven trommel, for lagring, avvikling og opptagning av isoleringsdekket. Fig. 2 er et enderiss av trommel på fig. 1. Fig. 3 er et delsnitt av.et parti av isoleringsdekket som illustrerer et middel til fast-gjøring til trommelen, fig. 4 er et snitt gjennom en del av trommelen og viser på hvilken måte isoleringsdekket tas opp på trommelen, fig. 5 viser et hjørneparti av isoleringsdekket med utretningsinnretninger, fig. 6 viser skjematisk trommelen i bruk på en islagt bane med isoleringsdekket delvis avrullet, og fig. 7 viser et tverrsnitt gjennom et parti av- et membrandekke for tildekning av is i foretrukken utførelse.

Detalj ert b eskrivelse av oppfinnelsen

Overflaten av et isdekke, såsom en skøytebane e.l., iso-leres når banen ikke er i bruk ved- å plassere en varmesperre eller barriere på banen. Denne varmebarriere består av en membran eller folie av fleksibelt materiale som har liten evne til å slippe vanndamp gjennom og som er termisk isolerende. Anbringelsen av membranen eller barrieren på isove'rflaten og borttagningen av samme utføres raskt og med et minimum av arbeide ved bruk av en trommel med midler til fastgjøring på trommelen av et sentralt parti eller midtparti av membranen. Dreining av trommelen bevirker oppvikling av en dobbelt tykkelse av membranen på trommelen, idet det begynnes på midten og fortsettes mot membranens ender. Ved en foretrukken utførelse er membranen brettet dobbelt eller tredobbelt i lengderetningen før den festes til eller vikles på trommelen,. Fig. 1 og 2 viser en side hhv. et endeparti av trommelen til bruk i denne oppfinnelse. Trommelen er under ett betegnet med 10 og omfatter en avlang eller langstrakt spoledel 11 som er anordnet aksialt mellom to trommelendeplater 12 og 13. Aksel-innretninger 14 og 15 strekker seg utover fra trommelendene og er lagret i lågere 16 og 17. Trommelen understøttes i en hori-sontal dreibar stilling ved-hjelp av et antall bendeler 18 og 19 som strekker seg nedover fra lagerhuset eller andre passende støttepunkter. En rulleskive eller et hjul 20 som kan være anbrakt på en svivelramme 21, er festet ved den nedre ende av hver bendel for å tillate lett bevegelse av trommelen på og langsetter isflaten. Bremseinnretninger er fortrinnsvis tilordnet et eller flere av hjulene for å tillate låsing av trommelen i en stasjonær stilling.

Trommeldrivinnretninger 22, hensiktsmessig en elektrisk motor, kan være anbrakt på en brakett 2 3 som strekker seg mellom bendelene. Motoren 22 er reverserbar og tjener til drift av trommelen enten i retning for oppvikling eller avvikling av membranen. På motorens 22 aksel er festet et kjedehjul eller en skive 24 som driver en kjede eller en rem 25 som er i inngrep med et trommelkjedehjul hhv. skive 26 festet på akselen 14. Mo-torhastigheten og kjedehjulsstørrelsen er valgt slik at det opp-nås en hensiktsmessig trommelhastighet, vanligvis omtrent 10 til 20 omdr./min.

Aksialt på ytterflaten av spoledelen 11 er det anordnet et antall festeinnretninger 27 som avtagbart .er i inngrep med festeinnretninger festet på en side- eller flate av membranen som vist i detalj og forstørret på fig. 3. Ifølge denne figur kan de samvirkende festeinnretninger omfatte en krokdel 28 som griper i et tilsvarende øye'på innretningen 27. Andre typer

av parvise patrise-matrise-festeinnretninger kan like godt brukes. Som vist på fig. 3 kari kroken 28 være festet til membranen 29 ved hjelp av en forsterkningsbasis 30 under anvendelse'av passende klebemiddel, fusjonsbinding eller lignende teknikk.

Fig. 3 illustrerer en foretrukken utførelse hvor membranen 29 er brettet i lengderetningen før fastgjøring til trommelen. Ved denne utførelse er slisser eller hull 31 anordnet'over halvparten av membranens bredde tilsvarende krokdelene 2 8 som er anordnet over den andre halvpart av membranens bredde. Når membranen brettes på langs for dannelse av en dobbelt tykkelse, stikker krokdelene 28 gjennom slissene 31 for fastgjøring på trommelen. Krokdelene og slissene er anordnet over membranen langs en linje som forløper vinkelrett på membranlengden og i det vesentlige midtveis mellom membranendene.

Som man kan forstå, kan en dobbeltbretting benyttes for

å få til en tredobbelt tykkelse av membranen på samme måte. I dette tilfelle brettes begge sider av membranen over den midtre tredjedel av membranen, i hvilket tilfelle.krokdelene' 28 vil bli anordnet langs den midtre tredjedel av membranens bredde. Slisser eller hull 31 vil da være anordnet langs de ytre to tredjedeler av membranens bredde atskilt slik at de svarer til krokdelene.

Etter bretting av membranen i lengderetningen og etter å ha forsikret seg om at krokdelene 28 rager gjennom slissene 31, festes krokdelene til trommelen ved hjelp av øyeorganer 27. Den således frembrakte membran/trommelanordning er vist på fig. 4. Deretter settes motoren 22 igang, hvilket fører til at et dobbelt lag med brettet membranmateriale, enten fire lag eller seks lag alt i alt, vil vikles opp pa trommelen. Når den brettede membran vikles på eller vikles av trommelen, har foldelagene. lett for å gli eller bevege seg i forhold til hverandre. En slik bevegelse kan forhindres ved anordning langs membranens kanter av atskilte, parvis' anbrakte festeinnretninger 32 og 33 som vist på fig. 5. Slike par med festeorganer 32,33 kan bestå av strimler av borrebånd ("Vélcro"-fester).

Fig. 6 viser en trommel 10 som er plassert på en isflate 35 hvis sider eller kanter er betegnet med 36 og 37. Membranen

29 er vist delvis avrullet fra trommelen 10. Det foretrekkes at trommelen 10 er dimensjonert slik at avstanden mellom banens sider 36, 37 stort sett er et multiplum av spoledelens 11 lengde, fortrinnsvis omtrent fire ganger lengden av spoledelen 11 når membranen er foldet dobbelt som vist på fig. 6. En skøyte- bane etter amerikansk standard har f.eks. en bredde på 85 fot og en lengde på 200 fot. I dette tilfelle vil trommelspolens lengde fortrinnsvis være omtrent 21,5 fot. Som forklart ovenfor foretrekkes at membranen 29 brettes i halvdeler i lengderetningen før den festes til trommelen. Ved denne utførelse er det tilstrekkelig med to membransjikt eller membranfolier for fullstendig dekning av isflaten, hvor hver membranfolie er omtrent 4 3 fot i bredden for å danne en brettet bredde på ca. 21,5 fot og omtrent 200 fot lang for å.dekke hele lengden av isflaten. Disse dimensjoner vil resultere i noen få tommer overlapping av de to membranfolier langs den midtre skjøtelinje.

Fremgangsmåten ved anbringelse av membranen på en isflate er som følger. Trommelen 10 med membranen 29 viklet på rulles fra et lagringssted til en stilling på isflaten midtveis mellom skøytebanens ender. Trommelen orienteres slik at aksen forløper vinkelrett på lengderetningen av skøytebaneflaten og kan festes ved låsing av et eller to av trommelhjulene ved hjelp av bremseinnretninger som er tilordnet hjulene. Motoren 22 settes igang for dreining av trommelen i en retning for avvikling av banen og frigjør da to membranender 38 og 39 og avvik-ler et dobbeltlag av membranen fra trommelen.

To arbeidsmenn, en ved hver ende 38 og 39 av membranen, kan da samtidig dra i membranens ender mot de respektive baneender ettersom avrullingen fortsetter. En grensebryter eller en lignende anordning kan benyttes for frakobling av motoren 22 når trommelen er helt tom, på hvilket tidspunkt membranen og trommelen er stort sett i den på fig. 4 skjematisk viste til-stand. Membranen frigjøres da fra trommelens 10 spoledel 11 og trommelen rulles bort. Membranen 29 brettes så opp for tildekning av en flate som er dobbelt så bred som den oppviklede bredde. En annen trommel og tilordnet membran plasseres så på samme måte for tildekning av den resterende isflate. Borttagningen .av membranen skjer ved at prosedyren gjentas i motsatt rekke-følge.

Den membranaktige varmebarriere må være i besittelse av visse fysikalske egenskaper for å kunne være nyttig sammen med denne oppfinnelse. Membranen må holde seg bøyelig og ikke bli skjør ved istemperaturer, f.eks.i temperaturområdet -12 til

-4°C og den må ikke absorbere mer enn bare ubetydelig mengde

vann. Den må også ha lav til ubetydelig permeabilitet til vanndamp og det er ønskelig at den har dårlig varméledningsevne. Den må dessuten være tilstrekkelig sterk for å motstå spenningene under anbringelsen og borttagningen på/fra.isflaten. Som man vil forstå, vil de tradisjonelle tekstilpresenninger som benyttes til dekning av friidrettshaller ikke møte disse krav.

Av de nevnte egenskaper er lav til ubetydelig permeabilitet overfor vanndamp antagelig det mest viktige trekk. En be-traktning av varmeoverføringsprosessen innved en isflate illustrerer viktigheten av denne faktor. Isflaten som holdes ved en temperatur godt under vannets frysepunkt, virker som en svær avfukter som fjerner vanndamp fra den luft som kommer i kontakt med isoverflaten. Denne vanndamp passerer to fasetransformasjoner, nemlig kondensasjon fra damp til væske som følges av fastfrysing til is. Disse to fasetransformasjoner fjerner omtrent 1200 Btu fra isen for hvert pund vanndamp som fjernes fra luften. Denne varmeoverføring vil med andre- ord represente-re smelting av omtrent 8 pund is for hvert pund vanndamp som fjernes fra luften.

Materialer som er nyttige som termiske barrierer i denne oppfinnelse omfatter stort sett skummede polymerer i folie- eller baneform, særlig polymerskumplaster med lukkede celler. Po-lyolefinbaner med lukkede skumceller med tetthet fra omtrent 1 til 10 pund pr. kubikkfot og en tykkelse fra omtrent 1/32 til omtrent 3/16 tomme er vel egnet til bruk som en termisk barriere ved denne oppfinnelse og slike materialer utgjør en foretrukket komposisjon.

Den følgende tabell viser egenskaper av en typisk skum-folie.av polyolefin med lukkede celler som egner seg vel til bruk med denne oppfinnelse.

Mens en skumbane 41 som vist på fig. 7 med egenskaper som beskrevet ovenfor kan brukes i denne form som termisk barriere, er det ofte fordelaktig å øke strekkstyrken ved å binde en tekstilduk 42 til den ene side.Hensiktsmessige dukmaterialer omfatter nylon o.l. Det er også fordelaktig ved noen anvendel-ser å tilveiebringe en termisk barriere med laminert konstruk-sjon, hvor et av laminatlagene er aluminiumfilm 43 og i det minste et annet lag er av plast eller skumplast eller lignende materiale 41. Bruken av en aluminiumfolie som komponent av den termiske barriere reduserer vesentlig varmeoverføring ved stråling til isflaten og er i det vesentlige ugjennomtrengelig for

.damp.

Den ovenstående beskrivelse og eksemplet på oppfinnelsen tjener bare til forklaring av samme og det kan foretas forskjel-lige endringer innen patentkravenes ramme uten at man derved overskrider oppfinnelsens ramme.

Claims (28)

1. Termisk dekke for den avdekkede.eller åpne isoverflate av en skøytebane e.l. omfattende a. en i det vesentlige rektangulær folie, flate eller ba-ne av fleksibelt materiale hvis lengde er i det vesentlige lik lengden av isoverflaten, b. festeinnretninger anordnet på en flate av den nevnte folie langs et parti av en linje vinkelrett på lengdedimensjonen av folien ved i det vesentlige midtpunktet av samme, og c. åpningsinnretninger anordnet langs den resterende del av nevnte linje, hvilke åpningsinnretninger er atskilt.slik at de svarer til avstanden fra festeinnretningene, hvorved festeinnretningene rager gjennom åpningsinnretningene når folien er brettet i lengderetningen.

2. Dekke ifølge krav 1, hvor folien har liten permeabilitet overfor vanndamp og er i besittelse av termiske isoleringsegenskaper

3. Dekke ifølge krav 2, hvor bredden av isflaten er i det vesentlige et helt multiplum av bredden av folien.

4. Dekke ifølge krav 2, hvor folien omfatter skumplastmate-riale med lukkede celler.

5. Dekke ifølge krav 4, hvor skumplastmaterialet har tetthet omtrent fra 1 til 10 lbs/ft 3 og tykkelse på omtrent 1/32" til omtrent 3/16 " .

6. Dekke ifølge krav 2, hvor folien er et laminat og et av laminatlagene er aluminiumfolie.

7. Dekke ifølge krav 2 omfattende en forsterkende tekstilduk.

8. Dekke ifølge krav 2, hvor festeinnretningene er anordnet langs halvparten av nevnte linje fra en ende mot midten av samme.

9. Dekke ifølge krav 2, hvor festeinnretningene er anordnet langs den midtre tredjedel av nevnte linje.

10. Dekke ifølge krav 2 omfattende i avstand anordnede og parvis samvirkende festeinnretninger anordnet langs kantene av folien.

11. Termisk barriereinnretning til å redusere varmeoverføring til og fra en avdekket isflate omfattende i kombinasjon a. trommelinnretninger som kan plasseres på en isflate, b. raembranfolie eller bane med i det vesentlige rektangulær form av bøyelig materiale med liten permeabilitet overfor vanndamp og som har første festeinnretninger anordnet på en flate av samme langs i det minste et parti av en linje som er vinkelrett på lengdedimensjonen av folien ved i det minste midtpunktet av samme, c. andre festeinnretninger anordnet på nevnte trommel som er innrettet til å forbindes avtagbart med de første festeinnretninger, og . d. innretninger til å dreie trommelen for avvikling og påvikling av et dobbelt sjikt med folie på trommelen.

12. Kombinasjon av krav 11 hvor folien har en lengde i det vesentlige lik lengden av nevnte isflate.

13. Kombinasjon ifølge krav 12, hvor folien omfatter skum-plas tmateriale med lukkede celler.

14. Kombinasjon ifølge krav 13, hvor.skumplastmaterialet har en tetthet fra omtrent 1-10 lbs/ft <3> og en tykkelse fra omtrent 1/32" til omtrent 3/16". .

15. Kombinasjon ifølge krav 12, hvor folien er et laminat og et av laminatlagene er aluminiumfolie.

16. Kombinasjon ifølge krav 12 omfattende en forsterkende tekstilduk.

17. Kombinasjon ifølge krav 12, hvor de første festeinnretninger er anordnet langs en halvpart av nevnte linje fra en ende mot midten av samme og hvor åpningsinnretningene er atskilt slik at de svarer til avstanden av de første festeinnretninger og innrettet for å tillate fremstikking av de første festeinnretninger gjennom åpningsinnretningene som er anordnet langs den andre halvpart av linjen.

18. Kombinasjon ifølge krav 17,hvor banen er brettet i to lengdeveis før forbindelsen av de første og andre festeinnretninger.

19. Kombinasjon ifølge krav 12, karakterisert ved at de første festeinnretninger er anordnet langs den midtre tredjedel av nevnte linje og hvor åpningsinnretningene er atskilt slik at de svarer til avstandene av de første festeinnretninger og er innrettet for å tillate fremstikking av de første festeinnretninger gjennom åpningsinnretningene og er anordnet langs de to resterende tredjedeler av nevnte linje.

20. Kombinasjon ifølge krav 19, karakterisert ved at folien er brettet tredobbelt i lengderetningen før forbindelsen av de første og andre festeinnretninger.

21. Fremgangsmåte for påføring og fjerning av en isolerende dekkbane på/fra en avdekket isflate av en skøytebane e.l. omfattende a. tilveiebringelse av en trommel med påviklet membran-lignende termisk barriere, hvor en overflate av den termiske barriere er festet til trommelen langs en linje som er fjernt fra barrierens ender, b. plassering av trommelen sentralt på isflaten og dreining av trommelen for avvikling av et dobbelt lag av barriere-materiale, c. trekking av de to frie ender av den seg avviklende barriere til de respektive baneender hvorved isflaten tildekkes, d. avtagning av barriereflaten fra trommelen og borttagning av trommelen fra isoverflaten, og e. reversering av de nevnte trinn b,c og d for fjerning av dekket fra isflaten.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, hvor den termiske barriere omfatter i det vesentlige rektangulær folie av isolerende materiale med liten- permeabilitet overfor vanndamp.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22, hvor folien har en lengde i det vesentlige lik lengden av isflaten og er brettet i to lengdeveis før fastgjøringen til trommelen, hvorved to folielag, hvorav hvert lag omfatter to' folietykkelser, samtidig vikles på og av trommelen.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 22, hvor folien har en lengde i det vesentlige lik lengden av isflaten og hvor folien brettes tredobbelt i lengderetningen før fastgjøringen til trommelen hvorved to folielag, hvor hvert lag omfatter tre folietykkelser, samtidig vikles på og av trommelen.

25. Fremgangsmåte'ifølge krav 22, hvor folien omfatter skum-plastmateriale med lukkede celler.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 25, hvor skumplastmaterialet har en tetthet fra omtrent 1 til omtrent 10 lbs/ft og en tykkelse på fra omtrent 1/32" til omtrent 3/16".

27. Fremgangsmåte ifølge krav 22, hvor folien er et laminat, og'hvor et av laminatlagene er. aluminiumf olie.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 22, hvor folien omfatter en forsterkende tekstilduk.