КОМБИНИРОВАННЫЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ ИЗ НЕГО

Группа полезных моделей относится к теплоизоляционным материалам и изделиям и может быть использована для изоляции технологического оборудования, в том числе трубопроводов, промышленных печей, тепловых агрегатов и т.п.
Известно использование теплоизоляционных материалов (далее - теплоизоляция) из минеральной ваты на основе базальтового волокна (каменной ваты) (ГОСТ 4640-93) для изоляции трубопроводов с высокотемпературным теплоносителем (рабочая температура теплоносителя до 700 град. С). К причинам, препятствующим достижению нижеуказанного технического результата при использовании известного материала в качестве теплоизоляции и изделий из него, относится небольшой срок службы в режиме применения с максимально допустимой рабочей температурой, который составляет не более 15-20 месяцев.
При температурах теплоносителя свыше 700 град. С известно использование теплоизоляции, изготовленных на основе перлита, вермикулита (ГОСТ 12865-67), муллито-кремнеземистого волокна (ГОСТ 23619-79). Гарантированный срок службы муллито-кремнеземистой теплоизоляции (каолиновая вата) при температурах теплоносителя 700-800 град. С. составляет не менее 10 лет. К причинам, препятствующим достижению нижеуказанного технического результата при использовании данного материала в качестве теплоизоляции и изделий из него относится его высокая стоимость - примерно в 4-7 раз выше по сравнению с минеральной ватой на основе базальтового волокна.
В настоящее время применяется послойная теплоизоляция высокотемпературных трубопроводов и оборудования (пп.5.2., 5.3 СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов", ГОССТРОЙ РОССИИ, Москва, 2004). При этом производится монтаж внутреннего слоя из муллито-кремнеземистого волокна, поверх которого укладывается и крепится внешний слой из минераловатного утеплителя (минеральная вата на основе базальтового волокна, шлаковата, стекловата), что позволяет:
1 - увеличить срок службы минераловатного утеплителя до 10 лет за счет щадящего режима его использования - в качестве второго (внешнего) слоя, прилегающего к внутреннему слою из теплоизоляции на основе муллито-кремнеземистого волокна, температура внешней поверхности которого достигает 350-600 град. С и соответствует рабочей температуре теплоносителя для применения теплоизоляции на основе минераловатного утеплителя;
2 - позволяет снизить температуру на поверхности минераловатного утеплителя до значений, предписанных соответствующими нормативными актами;
3 - уменьшить стоимость послойной теплоизоляции по сравнению с теплоизоляцией из муллито-кремнеземистого волокна.
В качестве прототипа для полезной модели «Изделие из комбинированного теплоизоляционного материала» принята известная теплоизоляция (RU 18128, U1) скорлупного (полуцилиндр) типа. К недостаткам данного изделия, следует отнести изготовление его из одного слоя теплоизоляционного материала, что ограничивает область его применения тем интервалом температур, который характерен конкретно для этого теплоизоляционного материала. Использование изделия в других температурных условиях невозможно или ограничивает его срок службы.
Задача, на решение которой направлена группа заявляемых полезных моделей состоит в создании новых экономичных в эксплуатации конструкций теплоизоляционных материалов.
Основной технический результат, который может быть получен при осуществлении и использовании группы полезных моделей заключается в увеличении производительности труда и повышении долговечности теплоизоляционного материала и изделий из него.
Указанный технический результат для полезной модели «Комбинированный теплоизоляционный материал» достигается за счет того, что известный теплоизоляционный материал состоит из двух соединенных между собой слоев теплоизоляции, один из которых изготовлен на основе муллито-кремнеземистого волокна, а другой из минераловатного утеплителя.
В качестве минераловатного утеплителя, как правило, используют минеральную вату на основе базальтового волокна.
Предложенная конструкция комбинированной теплоизоляции позволяет по сравнению с установкой послойной теплоизоляции более, чем в два раза, сократить сроки монтажа, а также осуществлять демонтаж для проведения плановых профилактических и внеплановых ремонтных работ с возможностью последующего повторного использовании изделии из данного материала.
Скорость монтажа теплоизоляции КОМБИ увеличивается за счет того, что требуется монтировать только один двойной слой вместо двух - отдельно муллито-кремнеземистой теплоизоляции, затем отдельно минераловатного утеплителя при укладке послойной теплоизоляции.
Предлагаемая комбинированная теплоизоляция удобна в эксплуатации (дополнительный технический результат), так как может демонтироваться на отдельных участках для проведения точечной инспекции, планово-профилактических работ и работ при устранении дефектов, не требуя демонтажа больших участков всего ковра теплоизоляции, что также создает экономию времени, материалов и людских ресурсов.
Заявляемая полезная модель - комбинированная теплоизоляция (далее - теплоизоляция КОМБИ) имеет два скрепленных между собой слоя:
- прилегающего к поверхности оборудования внутреннего слоя теплоизоляции на основе муллито-кремнеземистого волокна, предназначенного для теплоизоляции высокотемпературных теплоиносителей (максимальная температура применения - до 1150 град. С.),
- внешнего слоя (прилегающего к внешней поверхности внутреннего слоя) теплоизоляции на основе минераловатного утеплителя, предназначенного для изоляции трубопроводов с рабочей температурой теплоносителя до 700 град. С.
Толщина внутреннего слоя из муллито-кремнеземистой теплоизоляции для каждого случая применения предлагаемой комбинированной теплоизоляции рассчитывается таким образом, чтобы температура его внешней поверхности достигала не более 700 град. С., и, как правило, составляет не менее 20 мм и имеет долю в общей толщине КОМБИ от 20% до 80%.
Толщина внешнего слоя также рассчитывается исходя из условий применения и может составлять от 20 до 200 мм.
Слои теплоизоляции КОМБИ скрепляют между собой или с помощью высокотемпературных минеральных клеевых смесей (к примеру, минеральное жидкое стекло и т.п.), или с помощью механических фиксаторов (к примеру, стальные проволочные скобы, скрепки), которые не теряют своих скрепляющих свойств при температурах свыше 350 град. С. Органические связующие, имеющие ограничения по температуре применения до указанной выше температуры, не могут применяться для соединения внешнего и внутреннего слоев.
Комбинированная теплоизоляция, сочетает в себе преимущества муллито-кремнеземистой теплоизоляции и минераловатного утеплителя, что позволяет:
- увеличить срок службы минераловатного утеплителя в результате использования его при рабочих температурах теплоносителя выше пределов его обычного применения, а именно - в качестве второго (внешнего) слоя комбинированной теплоизоляции, прилегающего к внутреннему слою (теплоизоляция на основе муллито-кремнеземистого волокна), температура внешней поверхности которого достигает 350-600 град. С и соответствует рабочей температуре теплоносителя для применения теплоизоляции на основе минераловатного утеплителя);
- снизить температуру на поверхности внешнего слоя из минераловатного утеплителя до значений, предписанных соответствующими нормативными актами;
- снизить стоимости конечного изделия по сравнению с изделием из муллито-кремнеземистой теплоизоляции в 2-3 раза за счет использования последнего в меньших объемах (только в качестве внутреннего слоя композитного двухслойного изделия).
Указанный выше технический результат для полезной модели «Изделие из комбинированного теплоизоляционного материала» достигается за счет того, что известное теплоизоляционное изделие, выполнено из теплоизоляционного материала, состоящего из двух соединенных между собой слоев теплоизоляции, один из которых изготовлен на основе муллито-кремнеземистого волокна, а другой из минераловатного утеплителя.
В качестве минераловатного утеплителя - внешнего слоя используемого для изготовления изделия теплоизоляционного материала, может быть использована минеральная вата на основе базальтового волокна.
Изделия из теплоизоляции КОМБИ могут иметь правильную геометрическую форму и изготавливаться в виде в виде цилиндров, полуцилиндров, сегментов, матов, листов, плит и т.п.
Скорость монтажа цилиндров (сегментов) из предлагаемой комбинированной теплоизоляции выше на 70-120% по сравнению с монтажом муллито-кремнеземистой теплоизоляции в виде матов. Изделия из комбинированной теплоизоляции можно изготавливать в производственных помещениях и использоваться многократно после проведения профилактических или ремонтных работ, так как они сохраняют свою целостность при перевозке и демонтаже, что в последнем случае ведет к экономии сырья, используемого для их изготовления.
Изделия из теплоизоляции КОМБИ могут иметь специальные «тепловые» замки, препятствующие тепловым потерям в местах продольных стыков (швов).
Ниже на конкретных примерах приводится расчет основных параметров слоев комбинированного теплоизоляционного материала в зависимости от условий его применения и заданных эксплуатационных характеристик:
Пример 1
КОМБИ для теплоизоляции паропровода острого пара: рабочая температура теплоносителя 650 град. С, внутренний диаметр трубопровода (далее - ДУ) 300 мм, необходимый срок службы не менее 5 лет.
- Внутренний диаметр 325 мм
- Внутренний слой (на основе муллито-кремнеземистого волокна) теплоизоляции 20 мм
- Внешний слой (на основе минераловатного утеплителя) теплоизоляции 100 мм
Пример 2
КОМБИ для теплоизоляции паропровода острого пара: рабочая температура теплоносителя 650 град. С, ДУ 300 мм, необходимый срок службы не менее 10 лет:
- Внутренний диаметр 325 мм
- Внутренний слой (на основе муллито-кремнеземистого волокна) теплоизоляции 50 мм
- Внешний слой (на основе минераловатного утеплителя) теплоизоляции 70 мм
Пример 3
КОМБИ для теплоизоляции газоходов: рабочая температура теплоносителя 1000 град. С,
ДУ 300 мм, необходимый срок службы не менее 5 лет:
- Внутренний диаметр 325 мм
- Внутренний слой (на основе муллито-кремнеземистого волокна) теплоизоляции 70 мм
- Внешний слой (на основе минераловатного утеплителя) теплоизоляции 130 мм
Пример 4
КОМБИ для теплоизоляции газохода: рабочая температура теплоносителя 1000 град. С, ДУ 300 мм, необходимый срок службы не менее 10 лет:
- Внутренний диаметр 325 мм
- Внутренний слой (на основе муллито-кремнеземистого волокна) теплоизоляции 120 мм
- Внешний слой (на основе минераловатного утеплителя) теплоизоляции 80 мм
Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при осуществлении и использовании заявленной группой полезных моделей следующих условий:
- группа полезных моделей предназначена для использования в строительстве для изоляции технологического оборудования, в том числе трубопроводов, промышленных печей, тепловых агрегатов и т.п.;
- для полезных моделей в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах формулы, подтверждена возможность осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета заявки средств и методов;
- полезные модели при любом из заявленных вариантов осуществлении, способны обеспечить достижение вышеуказанного заявителем технического результата.