Трубное противопожарное уплотнение
FIREPROOF PIPE SEAL

Изобретение относится к противопожарным техническим средствам и предназначено для герметизации узлов прохода трубопровода через стены, перегородки на промышленных объектах с повышенной пожароопасностью и может быть использовано для защиты помещений, персонала, оборудования от пожара, дыма, воздействий окружающей среды.
К огнезащитным средствам в таких эксплуатационных условиях предъявляется повышенные требования по обеспечению длительности огнезащиты трубных переходов, то есть времени необходимого для принятия мер активного противодействия распространению возгорания и его ликвидации.
Для предотвращения распространения огня или дыма в помещениях известны различные системы, которые в случае пожара способны закрыть отверстия или проемы в перекрытиях или стенах.
Известна применяемая для герметизации узлов прохода трубопровода через стены огнезащитная лента (патент РФ №2676573 от 14.07.2019 г., патентообладатель ХИЛЬТИ АКЦИЕНГЕЗЕЛЬШАФТ (LI) используемая для укладки в проемах (сквозных отверстиях) и в стенах или потолках (перекрытиях). Эта лента содержит по меньшей мере два главных слоя из интумесцентного (набухающего) материала, которые размещаются у отверстия или в отверстии. В случае пожара интумесцентный материал вспенивается (вспучивается) из-за повышения температуры и таким образом закрывает отверстие, благодаря чему предотвращается или как минимум задерживается распространение дыма или огня через это отверстие.
Известна проходка трубопровода через стенку укрытия, (патент РФ №2511976, от 13.02.2013 г., патентообладатель ООО «Научно-производственного объединения «Искра») Устройство состоит из набора охватывающих расположенный в проеме стенки укрытия трубопровод полуколец, жестко скрепленных со стенкой укрытия. Устройство также снабжено телескопически установленными относительно трубопровода жестко скрепленными между собой и повернутыми друг относительно друга с перекрытием зазора полукольцами. Телескопически установленные полукольца расположены с наружной и внутренней стороны жестко скрепленных со стенкой укрытия и соединенных между собой с образованием радиального кольцевого зазора по внутреннему диаметру, полуколец.
Манжета по патенту №2651920, патентообладатель ХИЛЬТИ АКЦИЕНГЕЗЕЛЬШАФТ, (LI) решает задачу с использованием интумесцентной огнезащитной вкладки и корпусной части с по меньшей мере одной крепежной частью, при этом интумесцентная огнезащитная вкладка выполнена как пригодное к упругой деформации фасонное изделие, полностью заполняющее охваченное корпусной частью пространство. Фасонное изделие выполнено состоящим из двух частей. Крепежная часть выступает в радиальном направлении наружу в области по меньшей мере одной торцевой стороны корпусной части. Огнезащитную манжету монтируют на стене или потолке для изоляции проходящих через стены или потолки трубопроводов. Огнезащитная манжета предназначена для того, чтобы в случае пожара закрыть сквозные отверстия, проходящие через стены, потолки или полы зданий, через которые проведены горючие или плавкие трубы. Огнезащитную манжету располагают вокруг трубы, обычно с наружной стороны отверстия, например, на стене, сквозь которую проходит отверстие, так чтобы при пожаре расширяющаяся в этом случае огнезащитная вкладка максимально герметично закрыла сквозное отверстие (проем). Необходимо отметить, что данное решение применимо только для бетонных конструкций и не может быть использовано для офшорных конструкций (переборок). Кроме того, оно требует дополнительных трудоемких работ по установке, таких как сверление отверстий для крепления к стене.
Наиболее близким решением, взятым в качестве прототипа, является патент РФ №134277, дата приоритета 15.11.2012 г. «Манжета для герметизации переходов трубопроводов», правообладатели Коваль И.В. и др. Манжета для герметизации переходов трубопроводов, содержит два цилиндрических участка, соединенных конусным переходом, при этом манжета снабжена разъемным соединением, установленным вдоль образующей манжеты на цилиндрических участках и переходе, уплотнениями из синтетического деформируемого материала и хомутами, установленными на уплотнениях, причем разъемное соединение выполнено в виде герметичной застежки «молния». Данное решение может быть использовано только для герметизации трубопровода, но оно не может быть использовано для противопожарной защиты и защиты от нераспространения огня по трубопроводу, поскольку манжета изготавливается из горючего материала - синтетической ткани с резиновым или полимерным покрытием.
Технической проблемой заявленного решения является повышение надежности противопожарной защиты и защиты от нераспространения огня по трубопроводу.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что в известном трубном уплотнении, содержащем цилиндрический элемент и конусный переход, конусный переход выполнен в виде многослойного пакета из текстильного материала, обработанного защитными составами и содержащего слой огнестойкого материала и изоляционные слои, имеющего в развернутом виде конфигурацию сегмента окружности и зафиксированного на цилиндрическом элементе и трубе посредством хомутов. А также за счет того, что слой огнестойкого материала выполнен из нитей керамического волокна армированных стекловолокном или тонкой металлической проволокой или из нитей кремнеземного волокна, или из нитей углеводородного волокна, а изоляционные слои выполнены из огнеупорного теплоизоляционного материала на основе керамических волокон или каменной ваты, или стеклянной ваты или шлаковой ваты. Многослойный пакет может дополнительно содержать металлизированные слои, выполненные из металлической фольги, а в качестве защитного состава для обработки материала пакета использована резина или силикон и/или полиуретан или ПВХ или фторопласт, при этом края пакета соединены внахлест.
Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности работы уплотнения за счет применения качественно новой технологии противодействия пожару, основанной на использовании нового огнезащитного устройства, обладающего высокими противопожарными характеристиками.
Трубное огнеупорное уплотнение представляет собой специальный огнестойкий материал, выполненный в виде многослойного пакета и раскроенный для оборота вокруг трубы и цилиндрического стакана, имеет в развернутом виде конфигурацию сегмента окружности. Многослойный пакет выполнен из текстильного материала, обработанного защитными составами, в качестве которых могут быть использованы резина или силикон и/или полиуретан или ПВХ или фторопласт, для защиты внутреннего состава пакета от внешних факторов (осадков и т.д.), так же для плотного прилегания и для того, чтобы не пропускать дым в соседнее помещение.
Внешний многослойного пакета, обработанный защитными составами, обеспечивает износостойкость и защиту от действия морской воды, ультрафиолетовых лучей, озона и других атмосферных воздействий, которые могут возникнуть на морских платформах и нефтехимических установках. Слой огнестойкого материала, выполненный из нитей керамического волокна армированных стекловолокном или тонкой металлической проволокой или нитей кремнеземного волокна, или нитей углеводородного волокна выполняет функцию высокотемпературного армирования и обеспечивает сдерживание струйных потоков огня. Слои изоляционного материала, выполненные из огнеупорного теплоизоляционного материала на основе керамических волокон или каменной ваты, или стеклянной ваты или шлаковой ваты, служит для поддержания необходимой (заданной) температуры определенное конструкцией время. Металлизированные слои-фольги обеспечивают пароизоляцию и служат для защиты-отражения теплового излучения.
Заявленное трубное противопожарное уплотнение, плотно закрепленное на цилиндрическом стакане и трубе с помощью клея, герметика и хомутов надежно закрывает зазор между трубой и стаканом и обеспечивает сдерживание струйного потока огня и дыма от проникновения в соседнее помещение в заданный промежуток времени, определенное классом огнестойкости (Н-0, Н-60, Н-120, EI60, EI120, EI15). Кроме того, заявленная конструкция трубного противопожарного уплотнения за счет наличия гибкой конусной части позволяет компенсировать в заданных пределах эксплуатационные перемещения трубопроводов относительно корпусных конструкций.
Заявленное решение поясняется чертежами, на которых представлено: Фиг. 1 - трубное противопожарное уплотнение в разрезе, Фиг. 2 - представлен разрез материала уплотнения
Труба 1 проходит через цилиндрический элемент 5 (стакан), установленный в стене корпусной конструкции. 2. Многослойный пакет 3, закрывающий зазор между трубой и стальным стаканом 5, крепится на трубе 1 и на цилиндрическом элементе 5 с помощью хомутов 4 из нержавеющей стали с винтовыми зажимами. Цилиндрический элемент 5 крепится болтами к переборке/палубе фланцами с обеих сторон или при помощи сварки. На стыках многослойного пакета 3 со стороны стакана 5 и со стороны трубы 1 установлена изоляция 6 с обеих сторон переборки/палубы, материалом с изоляцией класса Н-60, Н-120, EI60, EI120.
Многослойный пакет 3 выполнен из водостойкого, маслобензостойкого, термостойкого, слабогорючего текстильного материала. Для обеспечения этих свойств материал обрабатывают защитными составами: например, неопреновой резиной или силиконом и/или полиуретаном или ПВХ или фторопластом. Внутри многослойного пакета 3 между наружным слоем 7 пакета и внутренним слоем 11 расположены: слой огнестойкого материала 8 и чередующиеся металлизированные слои 10 и изоляционные слои 9. Слой 8 может быть выполнен из нитей керамического волокна армированных стекловолокном или тонкой металлической проволокой или нитей кремнеземного волокна или нитей углеводородного волокна и представляет собой высокотемпературное армирование. Слои 9 - изоляционные слои (маты), выполнены из огнеупорного теплоизоляционного материала на основе керамических волокон или каменной ваты, или стеклянной ваты или шлаковой ваты. Слои 10 - металлизированные слои, выполнены из фольги.
При монтаже трубных огнеупорных уплотнений оборачивают многослойный пакет 3, вокруг трубы 1 и стакана 5 таким образом, чтобы нахлест пакета смотрел вниз. После чего закрепляют его неплотно скобами червячного ленточного хомута. Для стаканов с наружным диаметром 200 мм и меньше, многослойный пакет должен перекрывать (размещаться внахлест) стакан не менее 38 мм. Для стаканов с наружным диаметром более 200 мм многослойный пакет должен перекрывать (размещаться внахлест) стакан не менее 76 мм.
Затем отгибают край многослойного пакета, укладывающегося внахлест и смазывают его поверхность клеящим составом, выдерживают 5-7 минут. После чего плотно натягивают вокруг стакана и трубы, прижимают стык уплотнения и склеивают. Хомуты располагают на расстоянии около 6 мм от края многослойного пакета и неплотно затягивают их и оставляют в таком положении до затвердевания клеящего состава, после чего полностью затягивают их. При этом край пакета должен быть размещен ниже хомута таким образом, чтобы предотвратить проникновение воды. На стаканах диаметром более 200 мм используют два хомута или двойной хомут.
С целью документального подтверждения, были проведены огневые испытания огнестойкости трубных проходов в соответствии с критериями класса Н-60, Н-120, EI15, ЕТ-60. Стальные трубы проходили через стальные стаканы, приваренные к стальной палубе с нанесенной изоляцией габаритами ширина × длина=2420×3020 мм; 2420×2480 мм.
Система проходов представляла собой уплотнение. Наружный диаметр трех стальных труб составлял 21,3 мм, 720 мм. Трубные проходы были оснащены многослойными пакетами со стороны огневого воздействия и со стороны не подверженной воздействию, а на трубу и стакан была нанесена изоляция с обеих сторон палубы. Длина не изолированной части стальных труб составляла около 550 мм с обеих сторон, при этом их сторона под воздействием была закрыта. Продолжительность испытаний составила 120 минут. Результаты испытаний по классу Н-0, Н-60, Н-120, EI15, EI60, EI120 свидетельствует о повышении температуры во время испытаний не более чем до 180°С в течение 60 минут и отсутствии потери целостности в течение 120 минут.
Уплотнения трубные противопожарные обеспечивают герметизацию узлов прохода трубопроводов через цилиндрические стаканы, вваренные или закрепленные с помощью болтов в переборки/палубы или стены, имеющие нормируемую степень огнестойкости в целях защиты помещений, персонала от пожара, дыма, воздействия окружающей среды. Они предотвращают или ограничивают распространение пламени и газов при аварийной ситуации между зонами платформы или зданий, разделенных огнестойкими барьерами и имеют степень огнестойкости не ниже предусмотренной для соответствующей переборки/палубы или стены.