ТРУБА С СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВА ТРАНСПОРТИРУЮЩЕЙ СРЕДЫ

Полезная модель относится к области трубопроводного транспорта жидких, газообразных и вязких текучих сред и может быть использована в трубопроводах различного назначения, в частности в промысловых и магистральных нефтепроводах, в технологических продуктопроводах, в добывающих скважинах и прочих областях. Полезная модель применима на объектах нефтегазовой отрасли, химической, пищевой и иной промышленности, где производится транспортировка жидких, газообразных и вязких текучих сред по трубопроводам.
Проблема перемерзания транспортирующей среды существуют давно и в период нестабильного температурного климата, когда возможны большие морозы там, где их раньше не наблюдалось, проявляются все чаще.
В связи с этим целью предложенной полезной модели является создание трубы для транспортировки и подогрева сред, устраняющей эти известные проблемы.
Из RU 147579 U1, 10.11.2014 известен трубопровод с системой электроподогрева, содержащий шлангокабель, состоящий из рабочей трубы, по всей длине которой установлен нагревательный элемент, заключенный во внешнюю оболочку, при этом в качестве нагревательного элемента использован высокоомный проводник, навитый вокруг рабочей трубы, а поверх высокоомного проводника уложены вокруг рабочей трубы два неперекрещивающихся изолированных низкоомных проводника, первый и второй низкоомные проводники поочередно электрически соединены с высокоомным проводником в отдельных местах их перекрещивания по ходу укладки, отстоящих друг от друга на различные расстояния, труба имеет теплоизоляционный слой, размещенный между нагревательным элементом и внешней оболочкой и между рабочей трубой и внешней изоляцией.
Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает прогрев транспортирующей среды, поскольку имеет перед нагревательной системой внутренний изолятор, имеет сложную конструкцию, электрически небезопасно, сложно в изготовлении (с применением сварки и пайки).
Наиболее близким к предложенной полезной модели по технической сущности является патент RU 2727717 С1, 27.01.2006, в котором раскрыта система электрического обогрева трубопровода, содержащего трубу и теплоизоляцию вокруг нее, три нагревательных резистивных кабеля, соединенных с тремя фазами трехфазной системы питания, при этом каждый вышеуказанный резистивный кабель размещен внутри отдельно расположенного направляющего элемента, закрепленного непосредственно на внешней стороне трубы под ее теплоизоляцией, при этом экраны каждого резистивного кабеля имеют промежуточные и концевые заземления, а также соединены между собой на концах трубопровода.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность подогрева транспортирующей среды, большие теплопотери, неравномерность прогрева среды, низкая прочность трубы на сдавливание.
В основу данной полезной модели поставлена задача разработать конструкцию трубы с системой электроподогрева транспортирующей среды, устраняющую указанные недостатки.
Техническим результатом является повышение теплоэффективности устройства, связанное с повышением эффективности прогрева транспортируемой среды и снижением теплопотерь. Дополнительным результатом является повышение прочности на сдавливание заявленной трубы.
Данный технический результат достигается тем, что труба с системой электроподогрева транспортирующей среды включает внутреннюю трубу, вокруг которой намотаны по спирали два ряда нагревательного провода, поверх которых размещен теплоизолирующий слой и внешнее защитно-изолирующее покрытие.
Теплоизолирующий слой включает внутренний фольгированный отражающий слой и внешний изолирующий слой.
Устройство дополнительно включает теплорассеивающие пластины, уложенные параллельно с нагревательным проводом.
Теплорассеивающие пластины утоплены внутрь внутренней трубы.
Внутренняя труба включает металлический провод внутри своей толщины.
Далее, предложенная полезная модель будет подробно рассмотрена с учетом иллюстрации, где
на фиг. 1 представлен общий вид трубы с системой электроподогрева транспортирующей среды без теплоизолирующего слоя и защитно-изолирующего покрытия,
на фиг. 2 - вид трубы с системой электроподогрева транспортирующей среды с теплоизолирующим слоем и защитно-изолирующим покрытием, в разрезе, где
1 - внутренняя труба;
2 - нагревательный провод;
3 - теплоизолирующий слой;
4 - защитно-изолирующее покрытие.
Труба с системой электроподогрева транспортирующей среды (жидких, газообразных и вязких сред) включает внутреннюю трубу 1. Внутренняя труба 1 выполняется, как правило, из ПВХ-материала, однако может выполняться и их других полимеров, металлов и сплавов. Предпочтительно внедрить внутри толщины (стенки) внутренней трубы 1 металлический провод, например из алюминия, меди и пр., обеспечивающий дополнительно армирование и улучшающий передачу тепла от нагревательного провода 2 к транспортирующей среде, по принципу теплопроводника. Размещение данного провода может быть различным, например, прямо, по спирали, с наклоном и пр.
Труба имеет различную длину, например, 4 м и стыкуется со следующей трубой для образования трубопровода с общим нагревательным контуром. Предпочтительно, трубу снабжать быстросъемными соединениями для ускорения их стыковок в трубопроводе между собой. Нагревательные провода 2 также соединяются между собой на каждой трубе для образования общего контура в трубопроводе.
Вокруг внутренней трубы 1 намотаны по спирали два ряда нагревательного провода 2. Намотка по спирали обеспечивает более равномерное распределение тепла по трубе, большую площадь нагревающего покрытия и большую прочность трубы на сдавливание, поскольку каждое спиральное кольцо повышает прочность трубы. Шаг намотки выбирается исходя из поставленных задач к трубе, необходимой степени прогрева транспортирующей среды, нужной прочности трубы на сдавливание и прочих факторов. Провод 2 состоит, как правило, из одной или нескольких нагревательных жил, электроизоляции, теплорассеивающего слоя и наружной оболочки. Конструкция нагревательного провода 2 может быть и иной и не является предметом защиты в данной заявке, однако нагревательные жилы должны присутствовать всегда, для выполнения проводом 2 своей функции по нагреву.
Поверх нагревательного провода 2 размещен теплоизолирующий слой 3. Теплоизолирующий слой может выполняться из различных материалов и иметь разную конструкцию. Предпочтительно выполнять теплоизолирующий слой 3 из двух слоев - внутреннего фольгированного отражающего слоя и внешнего изолирующего слоя, например, на основе вспененного полиэтилена, стеклоткани, вспененного каучука и пр. Внутренний фольгированный отражающий слой дополнительно экранирует и отражает тепло внутрь, повышая теплоэффективность устройства и уменьшая теплопотери. Поверх теплоизолирующего слоя 3 размещено внешнее защитно-изолирующее покрытие 4. Данное покрытие обеспечивает дополнительную теплоизоляцию, а также защищает трубу от внешних повреждений и возможных образований мостиков холода. Внешнее защитно-изолирующее покрытие 4 может выполняться из различных материалов, например ПВХ, каучук, гудрон и пр. Предпочтительно, чтобы данное покрытие было нанесено методом заливки, тем самым надежно фиксируя конструкцию трубы, исключая смещение и повреждение слоев и прохождение через данные места холода внутрь и выхода тепла наружу трубы (исключение теплопотерь).
Устройство дополнительно может включать теплорассеивающие пластины (на чертежах не показаны), уложенные параллельно с нагревательным проводом 2. Данные пластины укладываются в соприкосновении к внутренней трубе 1. Как вариант, теплорассеивающие пластины могут быть утоплены внутрь внутренней трубы 1, например, путем выполнения углублений на поверхности трубы 1 или путем нагрева пластины и частичной впайки пластин в поверхность трубы 1. Данные пластины обеспечивают большую площадь распределения тепла к транспортируемой жидкости, что повышает энергоэффективность устройства, а заглубление пластин сокращает путь до передачи тепла к транспортирующей жидкости.
Пример 1
Труба с системой электроподогрева транспортирующей среды включает внутреннюю трубу 1 из ПВХ, вокруг которой намотаны по спирали два ряда нагревательного провода 2. Шаг намотки 30 см.
Теплоизолирующий слой 3 выполнен из вспененного полиэтилена.
Внешнее защитно-изолирующее покрытие 4 выполнено из ПВХ и нанесено методом заливки.
Пример 2
Труба с системой электроподогрева транспортирующей среды включает внутреннюю трубу 1 из ПВХ, вокруг которой намотаны по спирали два ряда нагревательного провода 2. Шаг намотки 10 см.
Теплоизолирующий слой 3 выполнен из двух слоев - внутреннего фольгированного отражающего слоя и внешнего изолирующего слоя на основе вспененного каучука.
Внешнее защитно-изолирующее покрытие 4 выполнено из гудрона и нанесено методом заливки.
Пример 3
Труба с системой электроподогрева транспортирующей среды включает внутреннюю трубу 1 из алюминия, вокруг которой намотаны по спирали два ряда нагревательного провода 2. Шаг намотки 7,5 см.
Теплоизолирующий слой 3 выполнен из трубки каучука.
Внешнее защитно-изолирующее покрытие 4 выполнено из трубки ПВХ.
Пример 4
Труба с системой электроподогрева транспортирующей среды включает внутреннюю трубу 1 из ПВХ с включенным в ее стенку медным проводом. Вокруг трубы намотаны по спирали два ряда нагревательного провода 2. Шаг намотки 6 см. Устройство дополнительно включает теплорассеивающие пластины, уложенные параллельно с нагревательным проводом 2.
Теплоизолирующий слой 3 выполнен из двух слоев - внутреннего фольгированного отражающего слоя и внешнего изолирующего слоя на основе вспененного каучука.
Внешнее защитно-изолирующее покрытие 4 выполнено из гудрона и нанесено путем намотки слоев.
Предложенное устройство обеспечивает повышение теплоэффективности устройства, связанное с повышением эффективности прогрева транспортируемой среды и снижением теплопотерь. Также обеспечивается повышение прочности на сдавливание заявленной трубы.