ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ ДЛЯ ТРУБ

Полезная модель относится к устройствам для теплоизоляции из минеральной ваты и может быть использована для тепловой изоляции труб и трубопроводов различных диаметров: от небольших до 5000 мм по внутреннему диаметру в различных отраслях промышленности и в строительстве при температуре изолируемой поверхности от -180°C до+700°C.
В зависимости от диаметра труб в качестве теплоизоляционного материала в настоящее время используют цилиндры заданной формы, полуцилиндры, сегменты, либо мягкий рулонный или более жесткий матовый утеплитель из минеральной ваты.
Цилиндры имеют неоспоримое преимущество при тепловой изоляции трубопроводов из-за простоты монтажа, хорошей теплозащиты.
Известно два способа изготовления цилиндров из минеральной ваты: путем навивки и фрезеровки.
3
В первом случае производство осуществляется путем навивки первичного ковра минеральной ваты на обечайки различного диаметра с последующей выдержкой полученного цилиндра в печи, где происходит полимеризация связующего минеральной ваты и формовка цилиндра. Такой способ производства теплоизолирующих изделий применяют в частности датская компания ROCKWOOL и финская PAROC. Изолирующие изделия из минеральной ваты, полученные описанным способом известны из RU 2540128 (F16L 59/04, F16L 59/14, дата публикации 10.02.2015 г), RU 2419022 (F16L 59/14, 20.05.2011), RU 2455555 (F16L 59/02, F16L 59/14, дата публикации 10.07.2012 г), RU 2406015 (F16L 59/02, F16L 59/05, дата публикации 10.12.2010), RU 2265700 (E04B 1/80, опубликовано 10.12.2005), RU 2162563 (F16L 59/14, F16L 59/22, опубликовано 27.01.2001); RU 2265700 (E04B 1/80, опубликовано 10.12.2005). Методом навивки можно получить полый цельный цилиндр с внутренним диаметром не более 950 мм и толщиной не более 100 мм при плотности не более 100 кг/м. Однако изготовление изоляционных изделий указанным способом может быть осуществлено только в условиях действующего производства минеральной ваты. Указанный способ требует дорогостоящего оборудования.
3
Фрезерование заключается в изготовлении теплоизолирующих изделий методом вырезания цилиндра или сегментов цилиндра из стандартной (готовой) минераловатной плиты с помощью движущейся абразивной струны. Данный способ используют российские компании ХОТПАЙП и КАТВУЛ (см. RU 92933 F16L 59/00, F16L 59/02, опубликовано 10.04.2010). К недостаткам указанного способа можно отнести то, что подобным методом можно изготовить теплоизоляционное изделие в виде цилиндра с небольшим внутренним диаметром - не более 100 мм. Для труб большего размера теплоизоляционное устройство изготавливается в виде радиусных сегментов. Так, при диаметре трубы 108 мм теплоизоляционное устройство состоит из четырех сегментов. Для трубы диаметром 1000 мм потребуется 22-24 сегмента из минераловатной плиты плотностью до 150 кг/м. Это связано с тем, что цилиндры/радиусные сегменты изготавливают из готовой минераловатной плиты, а существующие технологии производства минераловатной плиты из базальтового волокна позволяют получать полотно толщиной лишь 250 мм, не более. При этом очевидно, что монтаж большего количества сегментов на трубы требует значительных трудозатрат. При этом большое количество соединительных швов уменьшает теплоизоляционные показатели изделия.
Таким образом, существующие на настоящий момент технологии не позволяют изготовить цилиндрическое теплоизоляционное изделие для труб больших диаметров без применений дорогостоящего оборудования с минимальным количеством сегментов.
Решая проблему по созданию цилиндрических теплоизоляционных изделий больших диаметров, авторы исключили способы производства изделия методом навивки по причине технологической и технической неосуществимости в виду конструктивных особенностей оборудования. Задачей полезной модели является производство фрезерованием теплоизолирующего изделия для труб и трубопроводов с внешним диаметром 500 мм-5000 мм и толщиной теплоизоляции до 400 мм в виде полого цилиндрического тела, состоящего из минимального количества радиусных сегментов.
Для решения поставленной задачи авторами были изучены известные конструкции теплоизоляционных изделий в виде цилиндров и радиусных сегментов. По совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом выбрана трубчатая оболочка, известная из RU 2162563 (F16L 59/14, F16L 59/22, опубликовано 27.01.2001). Согласно изобретению трубчатая оболочка, применяемая в способе, состоит из свободно примыкающих кольцевых аксиально шлифованных дисков. При необходимости диски можно склеить вместе, чтобы они составляли единый элемент. Диски вырезают методом штамповки из стопки листов минеральных волокон, ориентированных в плоскостях, параллельных сторонам листов при помощи ленточной или струнной пилы в направлении движения, которое перпендикулярно к основным поверхностям листов минеральных волокон. Недостатками такого изоляционного изделия является наличие большого количества соединительных швов в продольном и поперечном направлении, что снижает эффективность теплоизоляции и требует обязательного наличие листового материала, например, алюминиевой фольги для оборачивания трубчатой оболочки в единую конструкцию. Следует также отметить, что изготовление изделия связано с большим числом отходов. А шлифовка каждого диска делает производство готовой оболочки дорогостоящим и усложненным. Кроме того, как указано в описании, диаметр готового изделия не может быть более 100 мм. К причинам, препятствующим достижению нижеуказанного технического результата ближайшим аналогом, можно отнести то, что для вырезания дисков используют готовые минераловатные плиты, толщина которых, как говорилась выше, ограничена технологическими причинами.
При решении указанной задачи совокупностью существенных признаков достигается одновременно несколько технических результатов: упрощение процедуры производства цилиндрического теплоизоляционного изделия, повышение теплоизолирующих свойств трубной изоляции больших диаметров, а также упрощение монтажа теплоизолирующего изделия на трубы и трубопроводы с внешним диаметром 1000 мм-5000 мм.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в теплоизоляционном изделии, выполненном из волокнистого материала в виде полого цилиндрического тела фрезерованием, согласно полезной модели, цилиндрическое тело, состоящее из радиусных сегментов, сформировано слоями из минераловатных плит склеенных между собой.
Полезную модель иллюстрируют следующие материалы.
На фиг. 1 - общий вид теплоизоляционного изделия,
На фиг. 2 - показан композитный блок, из которого фрезерованием изготавливают теплоизоляционный цилиндр в виде полого изделия или радиусных сегментов;
На фиг. 3 - показаны варианты фрезерования цилиндра (сегментов): на А - фрезерование вдоль оси y, на Б - параллельно сбоку -оси x, на B - сзади по оси z);
На фиг. 4 - пример монтажа теплоизоляционного изделия на трубу большого диаметра.
3
Суть предлагаемого технического решения заключается в следующем. Для изготовления теплоизоляционного изделия 1 согласно предложенной полезной модели сначала из готовых минераловатных плит 2 изготавливают композитный блок 3, представляющий собой параллелепипед. Для этого плиты 2 из минеральной ваты на синтетическом связующем, например, марок 75, 125, 175, 225, изготовленные по ГОСТ 9573-96 «Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные» или по ТУ 5762-004-58256885 с плотностью не менее 60 кг/м (минераловатные плиты) склеивают между собой. Для образования блока 3 могут использоваться плиты 2 как одинаковые по толщине и плотности, так и с разными показателями указанных параметров. Диапазон размеров блока:
H - от 50 мм до 1100 мм
L - от 100 мм до 1200 мм
Д - от 100 до 2000 мм
d - от 50 мм÷200 мм
Количество слоев выбирается произвольно в пределах размеров H, L, Д. Плиты располагают таким образом, чтобы волокна каждого слоя были направлены в одном направлении. Поскольку на поверхностях плит имеются неровности (перфорация), образованные формообразующими элементами при ее изготовлении, то для улучшения адгезии плит между собой, поверхности каждой плиты с верхней и нижней стороны предварительно шлифуют. На отшлифованную поверхность каждой плиты наносят клеевую смесь. Нанесение клеевой смеси на верхнюю поверхность плит осуществляют автоматизировано на оборудовании, представляющем собой набор распылительных форсунок для нанесения клея и рольганг, обеспечивающий продвижение плиты под форсунками. В качестве клея используют минеральную клеевую смесь, включающую в качестве компонента соединение на основе силиката натрия. Затем собирают плиты в блок. Для этого на поддон располагают первую плиту так, чтобы верхняя поверхность с клеевым составом была сверху. Вторую плиту располагают, соединяя ее верхнюю поверхность с клеем с верхней поверхностью первой плиты, т.е. соединяют две обработанные клеем поверхности, при этом нижняя поверхность второй плиты становится верхней. На поверхность второй плиты клей наносят вручную с помощью распылителя. Аналогичным способом укладывают остальные плиты. На верхнюю поверхность верхней плиты клей не наносят. Далее для улучшения адгезии слоев на поверхность верхней плиты устанавливают груз и выдерживают до полной полимеризации клеевой смеси в течение 24-48 час. В качестве груза используют, например, две металлические плиты по размеру блока весом 15 кг каждая. На месте выдержки заготовки температура воздуха должна быть не менее 30°C.
3
Далее из готового композитного блока в соответствии с заданием вырезают с помощью движущейся абразивной струны теплоизоляционное изделие заданного диаметра. Предложенная технология позволяет получать полые цилиндры в виде единой конструкции любых диаметров. Однако перевозка и монтаж теплоизоляционных изделий в виде полого цилиндра с внешним диаметром 500-5000 мм на место изоляции труб сопряжены с неудобством. Поэтому для труб указанного диаметра теплоизоляционное изделие выгоднее выполнить из минимального количества сегментов. Таким образом, с одной стороны решается проблема с доставкой изделия на место монтажа, с другой - упрощается изоляция труб, трубопроводов больших размеров, поскольку предлагаемое устройство не требует соединения большого количества сегментов между собой, а также повышаются теплоизоляционные свойства изделия за счет минимизации соединительных швов. Так, известным способом, описанным выше, для трубы диаметром 1000 мм из минераловатной плиты плотностью до 150 кг/м изготавливают 22-24 радиусных сегмента, тогда как предложенная технология позволяет изготовить теплоизоляционное изделие в виде цилиндра или 2-4 радиусных сегментов в зависимости от требований заказчика.
Для вырезания полого цилиндра или радиусных сегментов композитный блок устанавливают на станок контурной резки с программным управлением. В зависимости от заданной программы вырезают сегменты заданного размера, например, в направлении движения, которое перпендикулярно к минеральным волокнам композитного блока. Следует отметить, что вырезать цилиндры /радиусные сегменты из композитного блока возможно в трех направлениях: по осям x, у, z. (см. фиг. 3), что оказывает существенное влияние на технические характеристики изделия.
Проведенные испытания показали, что внутренний диаметр готового теплоизоляционного изделия может быть выполнен любым в зависимости от конкретного задания заказчика, поэтому ассортимент изделий составляет более 1000 видов, а физико-механические показатели теплоизоляционного изделия соответствуют установленным требованиям для соответствующих теплоизолирующих изделий. Получают готовое изделие в виде цилиндрического тела, состоящее из радиусных сегментов. Длина готового изделия составляет до 1200 мм, что соответствует длине минераловатных плит, из которых образуют композитный блок.
Таким образом, готовое теплоизоляционное изделие 1 представляет собой цилиндрическое тело, состоящее из радиусных сегментов 4, сформированного слоями из минераловатных плит 2 склеенных между собой (фиг. 1).
На фиг. 4 показана схема монтажа изделия на теплоизолирующую поверхность. Для теплоизоляции трубы или теплопровода цилиндрическое изделие в виде радиусных сегментов доставляют на место. Сегменты изготавливают на производстве по заказу заказчика необходимого радиуса. Количество сегментов зависит от диаметра трубы и может быть от 2 и более. Охватывают трубу радиусными сегментами таким образом, чтобы труба оказалась внутри цилиндра, после чего фиксируют сегменты проволокой или обжимными хомутами.
Практическое использование полезной модели показано на следующем примере.
Пример 1. Для тепловой изоляции трубопровода диаметром 30 мм использован цилиндр теплоизоляционный из минеральной ваты длиной 1200 мм, с внутренним диаметром 30 мм и толщиной 20 мм. Готовые цилиндры поставляют на место изоляции трубопровода, охватывают по продольному разрезу с двух сторон теплоизолирующую поверхность и фиксируют соединяющиеся поверхности обжимными хомутами.
Пример 2.
Для тепловой изоляции трубопровода диаметром 600 мм использовано два сегмента из минеральной ваты длиной 1000 мм, с внутренним диаметром 600 мм и толщиной 100 мм. Монтаж осуществляли на месте изоляции трубопровода. Для этого радиусными цилиндрами охватывали трубопровод, а затем скрепляли половины в двух местах по горизонтальной оси.
Пример 3.
Для труб с внешним диаметром 1200 мм изготовлено цилиндрическое тело из четырех сегментов. Параметры готового изделия: длина 800 мм, внутренний диаметр цилиндрического тела, образованного сегментами - 1200 мм, толщина 120 мм.
Транспортирование и хранение изделий производят в соответствии с требованиями ГОСТ 25880 и ГОСТ 23208-2003.
Таким образом, заявляемая полезная модель решает поставленную задачу по производству фрезерованием теплоизолирующего изделия для труб, трубопроводов больших размеров. При использовании полезной модели повышается эффективность теплозащиты за счет значительного сокращения соединительных швов, упрощается изоляция труб, трубопроводов больших размеров. Производство теплоизоляционного изделия имеет преимущества по сравнению с известными технологиями благодаря фрезерованию изделия из готового композитного блока.