БЫСТРОСЪЕМНАЯ ТЕПЛО-, ВИБРО-, ШУМОИЗОЛЯЦИЯ
QUICK-RELEASE THERMAL, VIBRO- AND NOISE INSULATION

Изобретение относится к области теплоизоляции, а именно к конструкции устройств для изоляции звуковых колебаний, уменьшения шума, производимого трубами, оборудованием передающими поток текучих субстанций, газов, частиц или любых их комбинаций, а также к тепловым изоляционным конструкциям для энергетического оборудования и его трубопроводных коммуникаций и в иных областях промышленности [F16L 59/00, F16L 59/10].
Одним из приоритетных направлений работ по разработке тепловой и звуковой изоляции энергетического оборудования и его трубопроводных коммуникаций является повышение эффективности, надежности и безопасности за счет исключения отрицательного влияния на их работу.
Результаты аттестации рабочих мест по условиям труда показывают, что самым неблагоприятным производственным фактором, воздействующим на персонал газотранспортных предприятий, является наличий высоких уровней шума и повышенного теплового воздействия в зонах обслуживания технологического оборудования.
Современные общепризнанные мировые подходы к проектированию и изготовлению теплоизоляционных и шумоизоляционных систем энергетического оборудования и других объектов промышленности заключаются в создании теплоизоляции или звуковой изоляции блочного (кассетного) типа.
Применение такой теплоизоляции на энергетическом оборудовании и его трубопроводных коммуникаций полностью удовлетворяет требованиям энергетики и в иных областях промышленности дает существенные преимущества пользователям в сравнении с изоляцией традиционного покровного типа.
Как правило, блочная съемная тепловая или звуковая изоляция выполнена в виде отдельных легко монтируемых и демонтируемых блоков (кассет) для изоляции температурных или звуковых (шумовых) потоков.
Тем не менее, несмотря на ряд достоинств блочных тепловых или звуковых изоляций по сравнению с изоляцией традиционного (покровного) типа, последняя имеет серьезный недостаток, в части использования в качестве теплоизоляции или звуковой изоляции применяют один тип однородного материала.
Известна ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ [RU 2195604, опубл.: 27.12.2002 F16L 59/00], содержащая маты из волокнистого материала и защитные металлические листы, прижимающие их к изолируемой оболочке с помощью крепежных элементов, отличающаяся тем, что защитные листы выполнены в виде короба, накрывающего мат и имеющего на двух смежных сторонах отбортовки, параллельные плоскости короба, в зоне которых короб имеет, по крайней мере, две плоские стойки, расположенные под прямым углом друг к другу и скрепленные с изолируемой оболочкой, а плоскость короба выполнена с нависанием, по крайней мере, над одной из отбортовок, и образует вместе с ней гнездо для удержания стороны соседнего короба, не имеющей отбортовки.
Недостатками данной конструкции являются большой вес изоляции за счет применения металлических коробов, невозможность применения данной конструкции для изоляции поверхностей цилиндрической или сложной геометрической формы, а также применения в труднодоступных местах, трудоемкость монтажа и демонтажа и необходимость применения инструментов в процессе монтажа и демонтажа.
Известна конструкция ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ [RU 2241898 C1, опубл.: 10.12.2004], цилиндрической формы, включающая теплоизоляционные блоки и каркас, состоящий из бандажей и стяжек. Теплоизоляционные блоки размещены непосредственно на корпусе оборудования, а бандажи и стяжки размещены на внешней стороне теплоизоляционных блоков, причем бандажи соединены с блоками с помощью резьбовых соединений, а стяжки жестко соединены с бандажами. Теплоизоляционные блоки снабжены крепежными элементами и зафиксированы относительно смежных теплоизоляционных блоков по длине корпуса энергетического оборудования, а внутренняя поверхность теплоизоляционного блока выполнена из эластичного термостойкого материала.
Недостатками конструкции являются повышенный вес тепловой изоляции за счет использования металлического корпуса каждого блока и наружного каркаса тепловой изоляции, а также трудоемкость монтажа и демонтажа, необходимость в инструментах для осуществления монтажа и демонтажа, необходимость в разработке конструкторской документации на изготовление металлического корпуса блока и на размещение блоков на изолируемой поверхности, а в случае размещения оборудования в труднодоступных и затесненных местах монтаж и демонтаж невозможен.
2
Известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШУМОИЗОЛЯЦИИ ДВИГАТЕЛЬНОГО ОТСЕКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА [SU 1400928 A1, опубл.: 07.06.1988], содержащее облицовочный слой, выполненный из поливинилхлоридной пленки и посредством промазочной поливинилхлоридной пасты, соединенный с шума изоляционным слоем, выполненным из синтетических волокон с поверхностной плотностью 600-800 г/см, при этом соотношение толщин слоев составляет соответственно от 1:1:10 до 1:1:12.
Недостатком аналога является низкая эффективность шумоизоляции, большая толщина шумоизолирующего слоя, что снижает полезную площадь двигательного отсека. Кроме того, использование в устройстве поливинилхлорида и синтетических материалов при высоких температурах может привести к возгоранию и выделению вредных ядовитых веществ.
Известна также ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩАЯ ВНУТРЕННЯЯ ПАНЕЛЬ КАБИНЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА [RU 2042547 C1, опубл.: 27.08.1995], содержащая сотовую конструкцию, стенки которой перпендикулярны стенке кабины и выполнены из стеклопластика, волокна ячеек сот выполнены из нитрона, сплошной монтажный слой, закрывающий со стороны последней торцы сот и облицовочную пластину, перфорированную сквозными отверстиями и закрывающую с другой стороны сотовую конструкцию с образованием замкнутых ячеек, снабженную слоем поролона, расположенным между монтажным слоем и торцами сот, заполненных хаотично ориентированными волокнами.
Недостатком этого аналога является применение пожароопасных полимерных материалов, выделяющих отравляющие вещества, сложность и жесткость конструкции.
Наиболее близкой по технической сущности является БЫСТРОСЪЁМНАЯ ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ [RU 185258 U1, опубл.: 28.11.2018], представляющая собой сборную конструкцию из блочных элементов, выполненных в виде охватывающих изолируемый объект коробов, скрепленных регулируемыми замками-защелками, содержащих наружный и внутренний металлические кожухи, между которыми размещен теплоизоляционный слой, и соединенных торцами, между внутренним кожухом коробов и теплоизолируемым объектом выполнен зазор, отличающаяся тем, что короба имеют форму, повторяющую конфигурацию теплоизолируемого объекта, равномерность зазора поддерживается за счет пластинчатых пружин, расположенных на внутренней поверхности внутреннего кожуха в количестве и последовательности, определяемыми исходя из размера объекта, на стыке торцов коробов за счет внутренних загибов кожухов образуется прослойка теплоизоляционного слоя по всей протяженности теплоизолируемого объекта, наружный металлический кожух верхнего короба выступает за его торец в виде припуска с образованием козырька, при этом использованы замки-защелки в антивандальном исполнении.
Основной технической проблемой прототипа является низкая эффективность тепловой изоляции, наличие мостиков тепла при непосредственном соприкосновении изоляции с изолируемой поверхностью, высокий коэффициент преобразования звукового излучения в тепловое. В прототипе в теплоизоляционного слоя применяют жидкое стекло, пеностекло или каменную или минеральную вату, но за счет того что конструкция модуля не является герметичной, то применение жидкого стекла проблематично. Минеральная вата в процессе эксплуатации сваливается в комок.
Задача изобретения состоит в устранении недостатков аналогов и прототипа и направлено на решение задачи по созданию универсальной тепло-, вибро-, шумоизоляции энергетического оборудования и арматуры из сопрягаемых между собой модулей.
Технический результат изобретения заключается в повышении тепло-, вибро-, шумоизоляции защищаемого оборудования.
Указанный технический результат достигается за счет того, что быстросъемная тепло-, вибро-, шумоизоляция, представляющая собой сборную конструкцию из охватывающих изолируемый объект модулей, скрепленных регулируемыми замками, каждый из модулей содержит наружную и внутреннюю металлические облицовки между которыми размещен изоляционный слой, и соединенных торцами, на поверхности внутренней облицовки, обращенной к изолируемому объекту смонтированы пружинные опоры, отличающийся тем, что торцы модуля закрыты пластинами, которые с возможностью снижения теплозвуковой проводимости мостиков тепла и звука и снижения выделения тепла при отражении от них звукового излучения выполнены перфорированными, на наружной поверхности перфорированных пластин смонтированы накладки с возможностью дополнительной теплозвукоизоляции, а пружинные опоры к внутренней облицовке и к изолируемому объекту смонтированы через теплозвукопоглощающие защитные пластины.
В частности, изоляционный слой выполнен в виде мата из базальтового супертонкого штапельного полотна.
В частности, края перфорированных пластин выполнены загнутыми в одну сторону с возможностью монтажа к ним облицовок.
В частности, теплозвукопоглощающие защитные пластины выполнены из керамического материала.
В частности, накладки выполнены из огнеупорного керамического волокна с включением нитей из металлического сплава, что дополнительно обеспечивает прочность при повышенных температурах.
В частности, накладки смонтированы на перфорированных пластинах неразъемным соединением с помощью высокотемпературного клеевого состава.
В частности, для предотвращения попадания влаги внутрь модуля под накладками на перфорированных пластинах смонтирована водоотталкивающая высокотемпературная мембрана.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 показан общий вид модуля быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции для цилиндрической поверхности.
На фиг.2 показан схематично монтаж пружинных опор к внутренней облицовке с помощью защитных пластин.
На фиг.3 показан вид сверху модуля быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции для цилиндрической поверхности.
На фигурах обозначено: 1 - наружная облицовка, 2 - внутренняя облицовка, 3 - изоляционный слой, 4 - перфорированные пластины, 5 - пружинные опоры, 6 - накладки, 7 - ручки, 8 - замки, 9 - защитные пластины, 10 - изолируемая поверхность.
Осуществление изобретения.
Предлагается новый тип быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции, которая имеет ряд значительных конструктивных дополнений, отличающаяся от существующих на мировом рынке.
Конструкция быстросъёмной тепло-, вибро-, шумоизоляции позволяет использовать ее для изоляции не только для оборудования и трубопроводов предприятий газо-, нефтехимии, но и атомных станциях, а также тепловых электростанциях и в иных областях промышленности. Быстросъёмная тепло-, вибро-, шумоизоляции может быть успешно применена на надводных и подводных судах с ядерными и другими энергетическими установками.
В дальнейшем один из вариантов осуществления настоящего изобретения будет описан более полно со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако следует понимать, что нет намерения ограничивать различные варианты реализации описанным или изображенным на чертежах вариантом, изобретение может иметь различные варианты исполнения, в него можно вносить корректировки и изменения в пределах объема притязания формулы.
На фигуре 1 показан вариант реализации изобретения в виде половины модуля для изоляции цилиндрической поверхности, например, трубопровода. Вторая часть модуля не показана на фигуре, но конструктивно она аналогична описываемой ниже.
Быстросъёмная тепло-, вибро-, шумоизоляция выполнена в виде замкнутого модуля и содержит корпус, образованный наружной 1 и внутренней 2 облицовками (см.Фиг.1), расположенными с зазором относительно друг друга, между которыми смонтирован изоляционный слой 3 толщиной, преимущественно от 50 мм до 200 мм в зависимости от расчетов c учетом требований нормативной документации на оборудование, поверхность или участок которого изолируется.
Края наружной облицовки 1 выполнены выступающей за пределы внутренней облицовки 2 по крайней мере с двух примыкающих друг к другу торцов с возможностью монтажа поверх наружной облицовки 1 каждого из последующих располагаемых рядом модулей быстросъёмной тепло-, вибро-, шумоизоляции.
Выбор формы корпуса определяется из условия максимального прилегания образуемого теплозвукоизолирующего объемного корпуса изоляции к изолируемой поверхности, иными словами, быстросъемная тепло-, вибро-, шумоизоляция может быть выполнена для любой конструкции изолируемых объектов в независимости от их конфигурации.
Изоляционный слой 3 может быть выполнен в виде мата из базальтового супертонкого штапельного полотна.
В одном из вариантов реализации внутренняя облицовка 2 может быть выполнена с перфорацией (на фигурах не показана) с возможностью снижения теплозвуковой проводимости мостиков тепла и звука поверхности упомянутой облицовки 2 и снижения выделения тепла при отражении от нее звукового излучения.
Торцы корпуса закрыты перфорированными пластинами 4. Перфорация в упомянутых пластинах 4 выполнена с возможностью снижения теплозвуковой проводимости мостиков тепла и звука и снижения выделения тепла при отражении от них звукового излучения.
В одном из вариантов реализации для унификации производства края перфорированных пластин 4 выполнены загнутыми в одну сторону с возможностью монтажа к загнутым краям облицовок 1, 2 корпуса.
На поверхности внутренней облицовки 2 смонтированы пружинные опоры 5 из пружинной стали, которыми быстросъемная тепло-, вибро-, шумоизоляция опирается на изолируемую поверхность 10 с возможностью образования между поверхностью внутренней облицовки 2 и изолируемой поверхности воздушного зазора, являющимся дополнительным теплозвукоизолирующим слоем.
Для усиления тепло-, вибро-, шумоизоляции пружинные опоры 5 к внутренней облицовке 2 смонтированы через теплозвукопоглощающие защитные пластины 9 (см.Фиг.2), выполненные из керамического материала. Аналогичные защитные пластины 9 смонтированы на поверхности пружинных опор 5, касающейся к изолируемой поверхности 10.
Такое конструктивное решение позволяет исключить прямой контакт между тепло-, вибро-, шумоизоляцией и изолируемым объектом, что повышает вибро-, звукоизоляцию, тепловую изоляцию, коррозионостойкость и долговечность тепло-, вибро-, шумоизоляцию и изолируемый объект. В конструктиве пружинные опоры 5 являются мостиками шума и тепла.
Защитные пластины 9 изготавливаются из чистых керамических волокон и имеют толщину от 2 до 4 мм в зависимости от требуемого уровня изоляции.
На наружной поверхности перфорированных пластин 4 смонтированы накладки 6, выполненные по форме перфорированных пластин 4 с возможностью дополнительной тепло-, вибро, шумоизоляции за счет, во-первых, обеспечения более плотного прилегания модулей друг к другу, что позволяет гасить вибрацию, во-вторых, за счет самого присутствия накладки 6, которая является дополнительным слоем.. Накладки 6 могут быть выполнены из огнеупорного керамического волокна с включением нитей из металлического сплава, что дополнительно обеспечивает прочность при повышенных температурах. Упомянутые накладки 6 смонтированы на перфорированных пластинах 4 неразъемным соединением с помощью высокотемпературного клеевого состава с верхней рабочей температурой 1200-1300 градусов Цельсия, например, клея КФФГ.
Кроме того, накладки 6 позволяют нивелировать погрешности габаритов и их взаимной подгонки при изготовлении быстросъёмной тепло-, вибро-, шумоизоляции.
На наружной облицовке 1 смонтированы ручки 7 (см. Фиг.3) для удобства транспортировки, монтажа и демонтажа изоляции.
Вдоль края наружной облицовки 1 смонтированы замки 8, обратные части которых смонтированы на поверхности, на которую опирается своими торцами быстросъемная тепло-, вибро-, шумоизоляция или к другому модулю быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции если их стыкуют друг с другом. Замки 8 могут быть выполнены регулируемыми, натяжными.
Конструкция быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции позволяет снять ее с изолируемой поверхности оборудования и трубопроводов за ручки 7, не разбирая всю систему замкнутых модулей, что значительно облегчает работу по ремонту и профилактике оборудования и трубопроводов.
Наружная 1 и внутренняя 2 облицовки, перфорированные пластины 4 могут быть выполнены из нержавеющей стали, черного металла, порытого специальным защитным покрытием или из высокотемпературных полимерных материалов, что обеспечивает ее применение не только внутри производственных помещений, но и на наружных изолируемых трубопроводах и оборудовании.
Для предотвращения попадания влаги внутрь корпуса при условии эксплуатации быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции на наружных изолируемых трубопроводах и оборудовании под накладками 6 может быть смонтирована водоотталкивающая высокотемпературная мембрана.
Наружная 1 и внутренняя 2 облицовки, перфорированные пластины 4 быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции соединены между собой неразъемным соединением, например, точечной сваркой или заклепками.
Быстросъемная тепло-, вибро-, шумоизоляция в зависимости от применяемых внутренних слоев может быть использована как теплозвуковая изоляция отражательно-поглощающего типа, теплоизоляция отражающего типа, звуковая изоляция поглощающего типа.
Термостойкость быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции обеспечивается материалами, из которых она изготовлена, обладающими стойкостью к горению.
Быстросъемную тепло-, вибро-, шумоизоляцию в качестве изоляции, например, трубопроводов, используют следующим образом.
В данном варианте реализации быстросъемная тепло-, вибро-, шумоизоляция представляет собой модули, монтируемые на участок трубопровода и охватывающие его вокруг. В таком случае берут один модуль быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции за ручки 7 и устанавливают его сверху трубопровода, при этом упомянутый модуль опирают на поверхность трубопровода пружинными опорами 5. Далее, второй модуль быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции заводят снизу трубопровода, совмещают с первым модулем торцами и фиксируют их взаимное положение с помощью замков 8, при этом выступающие края наружной облицовки 1 первого модуля накладывают поверх наружной облицовки 1 второго модуля и наоборот, так как при совмещении упомянутые края будут располагаться с разных сторон и таким образом не будут препятствовать друг другу. Аналогичным образом монтируют следующие модули быстросъемной тепло-, вибро-, шумоизоляции по длине трубопровода, монтируя их торцами друг к другу. Плотность прилегания модулей друг к другу и к изолируемой поверхности обеспечивают также за счет замков 8, выполненных регулируемыми.
Технический результат - снижение теплошумопроводности обеспечивается за счет применения в изоляции многослойных ограждений, выполненных в виде воздушного зазора, накладок 6, перфорированных пластин 4, изоляционного слоя 3, а также опять же перфорированных пластин 4, при встрече звукового излучения с которыми часть излучения проходит через отверстия, часть отражается, часть превращается в тепловую энергию, часть излучается колеблющейся упомянутой пластиной 4, а часть превращается в корпусной звук, распространяющийся и поглощающийся внутри изоляции, а для усиления тепло-, вибро-, шумоизоляции пружинные опоры 5 к внутренней облицовке 2 и к изолируемой поверхности объекта смонтированы через теплозвукопоглощающие защитные пластины 9, выполненные из керамического материала, а модули друг к другу через накладки 6.
Акустический шум является частным случаем вибрации. С точки зрения физики принципиальной разницы между шумом и вибрацией нет: в основе того и другого явления лежат колебательные процессы, но субъективно человек воспринимает шум слухом, а вибрацию осязанием. Шум представляет собой колебания воздуха, воспринимаемые органом слуха человека как звук.
В 2021 году автором изобретения была изготовлена быстросъемная тепло-, вибро-, шумоизоляция согласно описанию, экспериментальные испытания которой на компрессорной станции газотурбинных установок ГТУ-16 на газоотвод 652.8092.000 двигателя АЛ31-СТ. Общее количество установок ГТУ-16 в машинном зале - 6 шт. Установка тепло-, вибро-, шумоизоляции только на один газоотвод позволила снизить уровень шума в компрессорном зале на 3.2-3.7 дБ, что подтвердили ее эффективность для снижения уровня шума.
Физико-механические и теплофизические характеристики изготовленной изоляции:
толщина модуля - 50-200 мм;
2
интегральная плотность теплового потока с поверхности, не более, Вт/м - 180;
индекс давление-интенсивность с поверхности, не более, дБ - 80;
вес модуля, не более, кг - 25;
стойкость к длительному воздействию высоких температур - продолжительное (максимальная температура эксплуатации - 750 градусов Цельсия).
Благодаря высокой устойчивости к воздействию тепловым и вибрационным нагрузкам, быстросъемная тепло-, вибро-, шумоизоляция способна прослужить в течение всего срока эксплуатации энергетического оборудования и его трубопроводных коммуникаций.