ЗАЩИТНЫЙ ЧЕХОЛ

Полезная модель относится к области защиты технологического контрольно-измерительного и другого оборудования от влияния агрессивного воздействия окружающей среды и исключения его различных возможных повреждений, а именно к устройствам для защиты, обогрева и охлаждения контрольно-измерительных приборов и автоматики, труб, технологических аппаратов и их элементов и/или предотвращения замерзания трубной запорно-регулировочной арматуры и/или технологического оборудования, установленного на трубопроводе, технологических аппаратах, например, измерительных приборов типа датчиков, расходомеров, манометров и др., а также может быть применена в качестве съемной термоизоляции многоразового использования в различных отраслях промышленности для расширения температурного диапазона работы и обеспечения взрывозащиты различных типов оборудования, в том числе во взрывоопасных зонах.
Из уровня техники известен защитный чехол, выполненный с возможностью размещения в нем стационарного электро- и радиооборудования, содержащий нагревательный элемент, конструкции типа ”сэндвич”, реализованный в виде гибкого тканого электронагревателя по обеим сторонам которого размещены защитные экраны, выполненные из двух слоев, включающих теплозащитную ткань с различными оптическими характеристиками наружной и внутренней сторон и теплоизоляционный материал, отличающийся тем, что термодатчик установлен внутри электро- и радиооборудования с дополнительным введением визуальной индикации состояния работы электронагревателя (см. RU 5707 U1, H05K 7/20, 27.09.2006). Недостатком его конструкции является отсутствие решения, позволяющего защитить оборудование, размещенное внутри чехла, от перегрева, что сужает температурный диапазон применения оборудования.
Известен также защитный чехол, выполненный антистатическим и представляющий собой объемную конструкцию, имеющую стенки, снабженные быстроразъемными креплениями, образованную оболочками, размещенными одна в другой таким образом, что каждая из стенок включает, по меньшей мере, три слоя - внешний износостойкий химически стойкий покровный слой с водо- и маслоотталкивающими свойствами, внутренний слой, выполненный из термостойкого и теплоотражающего материала, а также расположенный между ними утепляющий слой, выполненный из виброустойчивого утеплителя, при этом утепляющий слой выполнен многослойным с клеевым соединением своих слоев и свободно размещен между внутренним и внешним слоями, которые соединены между собой, по крайней мере, посредством клейкой ленты, при этом соединение стенок между собой и соединение креплений со стенками выполнено с использованием термостойких средств из негорючих и/или не поддерживающих горение материалов (патент RU 90875 U1, F16L 59/00, опубл. 20.01.2010). Известный защитный чехол не может охладить размещенное внутри оборудование. Взрывозащита в известном защитном чехле обеспечивается только за счет уплотнения и герметизации.
Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является создание удобного и легкого в монтаже защитного устройства с расширенным температурным диапазоном использования, обеспечивающего одновременно легкий доступ для осмотра, обслуживания и климатическую, а также дополнительную защиту оборудования от механических воздействий и, кроме того, эффективное теплосбережение при малом энергопотреблении.
Технический результат полезной модели заключается в повышении защищенности оборудования, обусловленного тем, что в предлагаемом защитном чехле предусмотрено охлаждение оборудования, а взрывозащита оборудования может быть повышена благодаря создаваемому избыточному давлению внутри чехла.
Защитный чехол выполнен антистатическим и содержит корпус, образованный снабженными быстроразъемными креплениями стенками с оболочками, размещенными одна в другой таким образом, что каждая из стенок включает в себя, по меньшей мере, три слоя, причем внешний слой выполнен химически износостойким с масло- и водоотталкивающими свойствами, а внутренний слой выполнен из термостойкого и теплоотражающего материала, при этом между внутренним и внешним слоями свободно размещен виброустойчивый утепляющий слой, выполненный либо из многослойного утеплителя, снабженного двусторонним клеевым соединением слоев, либо однородным, причем слои соединены между собой клейкой лентой, а соединения стенок и быстроразъемных креплений выполнены с использованием термостойких средств из негорючих и/или не поддерживающих горение материалов, при этом чехол содержит устройства обогрева и охлаждения с терморегуляторами.
Одна стенка содержит отверстие для пропуска трубы, элементов трубопровода и/или арматуры.
Отверстие для пропуска трубы, элементов трубопровода и/или арматуры может быть снабжено защитным рукавом, внешний слой стенок которого выполнен из того же материала, что и внешний слой стенок защитного чехла.
Внешний износостойкий слой выполнен из антистатической ткани, пропитанной защитным составом или выполнен антистатическим из материала на основе стекловолокна или выполнен антистатическим из материала на основе стеклоткани.
Внешний износостойкий слой из антистатической ткани или стеклоткани пропитан масло - водоотталкивающим составом и/или фторопластом и/или силиконом.
Утепляющий слой выполнен из минерального волокна или аэрогеля или вспененного каучука.
Внутренний слой выполнен пропитанным фторопластом из ткани или, предпочтительно, стеклоткани.
Коэффициент отражения лучистой составляющей выделяемого тепла у внешнего и внутреннего слоя больше чем у утепляющего слоя.
Крепления выполнены в виде липучек и/или заклепок и/или ремней с D-образными кольцами.
В качестве термостойких средств из негорючих и/или не поддерживающих горение материалов взяты нити русара и/или кевлара.
Слои стенок защитного чехла прошиты негорючими и/или не поддерживающими горение нитями из кевлара и/или русара.
Чехол снабжен маркировочными табличками для идентификации мест установки оборудования.
В качестве устройств обогрева взяты кабельные, или инфракрасные, или водо- и паро- обогреватели с терморегуляторами, расположенными в карманах, образованных в утепляющем слое.
Чехол снабжен креплениями для фиксации элементов устройств обогрева.
Элементы устройств обогрева выполнены из композиционной греющей ткани и оснащены термодатчиками, предотвращающими перегрев или переохлаждение поверхности.
Чехол снабжен элементами обогрева в виде саморегулирующегося греющего кабеля, расположенного между утепляющим и внутренним слоями стенок или закрепленного по внутреннему слою и зафиксированного посредством петель, образованных ремнями, по всей площади стенок.
Чехол снабжен, по меньшей мере, одним специальным кабельным вводом, который может быть выполнен в стенке и подключен снаружи через соединительную клеммную коробку к источнику питания, преимущественно 220 В.
Защитный чехол снабжен устройствами охлаждения с терморегуляторами. В основу работы устройства охлаждения может быть положен принцип работы трубки Ранка-Хильша. В качестве хладагента использован «воздух КИП», который необходим для работы контрольно-измерительной аппаратуры. Воздух под давлением подается в устройство охлаждения, выполненное в виде трубки Ранка-Хильша. Охлажденный после прохождения через устройство воздух остается внутри чехла. Выходя с некоторым сопротивлением через специальный вентиль, он создает внутри чехла избыточное давление. Регулируя сопротивление прохождения воздуха вентилем, внутри чехла можно создавать небольшое избыточное давление. Нагретый воздух в этом случае выводится за пределы чехла без всякого сопротивления. Для контроля избыточного давления внутри чехла вентиль может быть снабжен манометром. Заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением защитным газом (в данном случае воздухом) - вид взрывозащиты, предназначенный для использования в потенциально взрывоопасных газовых средах, в которых для безопасной работы электрооборудования:
защитный газ поддерживается под давлением выше давления во внешней среде и используется для защиты от образования взрывоопасной газовой смеси в оболочках, которые не содержат внутренний источник утечки воспламеняющегося газа или пара;
защитный газ подается в количестве, достаточном, чтобы полученная концентрация взрывоопасной газовой (паровой) смеси вокруг электрического компонента была вне верхнего и нижнего пределов взрываемости в соответствии с условиями эксплуатации. Это применяется для предотвращения образования взрывоопасных смесей внутри оболочек, содержащих один или более внутренних источников утечки.
Данный тип взрывозащиты используется для:
установления избыточного давления для взрывозащиты вида px: Увеличение давления, которое изменяет классификацию взрывоопасной зоны внутри оболочки под давлением от зоны 1 или зоны группы 1 до невзрыпоопасной зоны;
установление избыточного давления для взрывозащиты вида py: Увеличение давления, изменяющее классификацию взрывоопасной зоны внутри оболочки под давлением от зоны 1 до зоны 2;
установление избыточного давления для взрывозащиты вида pz: Увеличение давления, изменяющее классификацию взрывоопасной зоны внутри оболочки под давлением от зоны 2 до невзрывоопасной.
Для продувки и поддержания избыточного давления, а если требуется, и для разбавления воспламеняющихся веществ внутри оболочки используется воздух или инертный газ.
Метод повышенного давления основывается на идее отделения окружающей атмосферы от электрического оборудования. Этот метод не позволяет опасной смеси воздуха и газа пройти через оболочку, содержащую электрические части, которые могут производить искры или иметь опасные температуры. Защитный газ (воздух или инертный газ), содержащийся внутри оболочки, находится под давлением, более высоким, чем давление внешней атмосферы.
Внутренний перепад давления поддерживается постоянным, как в случае с постоянным потоком защитного газа, так и без него. Оболочка должна обладать определенной прочностью, однако особых механических требований не предъявляется, потому что поддерживаемая разность давлений не очень высокая.
Для поддержания разности давлений система подвода защитного газа должна быть способна компенсировать его потери вследствие утечек из оболочки или возникшие из-за доступа персонала.
Полезная модель предполагает создание компактного, удобного и легкого при транспортировке и монтаже защитного устройства с расширенным температурным диапазоном применения (от -70° до +200°C), обеспечивающего одновременно надежную защиту от атмосферных осадков, образования конденсата, защиту от тепловых воздействий, в том числе перегрева, обледенения, переохлаждения, возгорания и звукопоглощения с шумовым сокращением до 25Д6, а также обеспечивающего легкий доступ к оборудованию для осмотра, контроля и обслуживания трубопровода и установленного на нем оборудования, что влияет на длительный срок его эксплуатации при снижении трудозатрат на перечисленные операции и сокращении энергозатрат и затрат на замену и ремонт дорогостоящего оборудования, в создании устройства, не токсичного и безопасного для персонала за счет использования экологичных материалов; позволяющего повторное использование за счет имеющейся способности долговременно сохранять свою форму, а также удовлетворяющего требованиям размещения во взрывоопасных зонах.
Заявленное решение иллюстрируется следующими графическими материалами, которые не охватывают, а тем более не ограничивают, весь объем притязаний данного технического решения:
Фиг.1 - схема охлаждающего устройства, работающего по принципу Ранка-Хильша;
Фиг.2 - вариант исполнения защитного чехла.
На фигурах чертежа обозначены:
1 - термочехол;
2 - утеплитель;
3 - негорючая лента-липучка;
4 - саморегулирующийся греющий кабель;
5 - шпилька заземления в сборе;
6 - резиновый кабельный ввод;
7 - взрывозащищенный кабельный ввод;
8 - кабель питания в металлорукаве;
9 - соединительная коробка;
10 - вводная муфта бронированного кабеля;
11 - смотровое окно;
12 - маркировочный шильд;
13 - обогреваемый прибор;
14 - внутренний слой;
15 - внешний слой.
Защитный чехол выполнен антистатическим и представляет собой объемную конструкцию, образованную оболочками, размещенными одна в другой и имеющую стенки. Стенки содержат три слоя - внешний износостойкий, химически стойкий покровный слой с водо- и маслоотталкивающими свойствами, утепляющий слой, выполненный из виброустойчивого утеплителя, а также внутренний слой, выполненный из термостойкого и теплоотражающего материала. Слои располагаются относительно друг друга по принципу «Матрешки» (чехол в чехле). При этом утепляющий слой выполнен многослойным с клеевым соединением своих слоев или однородным и свободно размещен между внутренним и внешним слоем (не сшит со стенками внутреннего и внешнего слоя), а внутренний и внешний слои соединены между собой посредством клейкой ленты, что исключает необходимость прошивки достаточно толстой стенки чехла (толщина трех слоев от 25 до 40 мм).
Соединение стенок между собой выполнено с использованием термостойких средств из негорючих и/или не поддерживающих горение материалов, например, нитей типа русар. В одной из стенок защитного чехла выполнено одно отверстие для пропуска трубы, элементов трубопровода и/или арматуры.
Кроме того, отверстие для пропуска трубы, элементов трубопровода и/или арматуры может быть снабжено защитным рукавом, внешний слой стенок которого может быть выполнен из того же материала, что и внешний износостойкий покровный слой стенок защитного чехла.
Внешний износостойкий покровный слой может состоять из антистатической ткани или иметь в своем составе антистатическую ткань, пропитанную защитным составом и/или может быть выполнен из материала на основе стекловолокна с широким температурным диапазоном применения, при этом износостойкий покровный слой может быть выполнен химически стойким и иметь водо- и маслоотталкивающие свойства. Кроме того, он может быть выполнен из антистатического материала и/или на основе стеклоткани и, предпочтительно, включает металлические нити, преимущественно, расположенные в слое в виде сетки. В некоторых вариациях исполнения внешний износостойкий покровный слой может быть выполнен из масло-отталкивающей химически стойкой ткани и/или пропитан масло-отталкивающим составом. Также внешний износостойкий покровный слой может быть выполнен водоотталкивающим из водоотталкивающей ткани и/или пропитан водоотталкивающим составом. Возможен вариант его выполнения из стеклоткани или из тканого материала, преимущественно, стеклоткани, и пропитан фторопластом и/или силиконом.
Утепляющий слой может быть выполнен из минерального волокна, из аэрогеля или из вспененного каучука, а внутренний слой может быть выполнен из ткани, предпочтительно, пропитанной фторопластом, предпочтительно стеклоткани.
Внешний износостойкий покровный и/или внутренний слой может обладать высокой способностью отражать лучистую составляющую выделяемого тепла по сравнению с утепляющим слоем.
Быстроразъемные крепления негорючие или не поддерживающие горение могут быть выполнены в виде заклепок, липучек, ремней с D-образными кольцами.
Защитный чехол может быть снабжен маркировочными табличками для идентификации мест установки оборудования.
Защитный чехол может быть снабжен элементами обогрева, такими как кабельные, инфракрасные, водо- и паро- обогреватели. Защитный чехол может быть снабжен элементами обогрева, выполненными из композиционной греющей ткани, оснащенными терморегуляторами (термодатчиками), предотвращающими перегрев и переохлаждение поверхности (на чертежах не показаны) В основе нагревательного элемента лежит композиционная греющая ткань. Плоскостью теплоотдачи является вся поверхность нагревателя. Данная плоскость может быть любой конфигурации и любого размера. Вариант данного нагревательного элемента долгое время использовался в России в космических и военных целях. В результате использования данного нагревателя вся внутренняя поверхность чехла либо целевая зона (в области седла клапана, электроники, сенсоров, на измерительном участке) является нагревателем. Нагреватели предназначены для самостоятельного автоматического и непрерывного поддержания заданной температуры внутри чехла. Данный тип нагревателей может быть использован во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных смесей газов и паров горючих жидкостей с воздухом.
Примером кабельного нагрева защитного чехла может служить обогрев элементами, выполненными в виде саморегулирующегося греющего кабеля, расположенного между утепляющим и внутренним слоями стенок или на внутреннем слое и закрепленного посредством петель, образованных ремнями, по всей площади стенок (на чертежах не показаны). Кабель размещают между утепляющим слоем и внутренним слоем и закрепляют при помощи специальных ремней (на чертежах не показаны), расположенных по всей площади обогрева. Ремни прострочены таким образом, чтобы образовывались петли, сквозь которые пропущен кабель. Для подключения греющего кабеля чехла может быть выполнен специальный кабельный ввод, который подключен снаружи через соединительную клеммную коробку к источнику питания, преимущественно 220 В. В отличие от резистивного кабеля, саморегулирующийся кабель используется без регулятора температуры и подключается напрямую к источнику питания 220 В (в соединительной коробке). Греющий кабель используют с максимальной рабочей температурой на поверхности +65°C, мощность которого может составлять до ЗбВт/м. В связи с тем, что даже при положительных температурах греющий кабель не имеет нулевого сопротивления, он потребляет электроэнергию. Для того, чтобы сократить энергозатраты, используют датчик контроля температуры внешнего воздуха. Способность саморегулирования дает возможность перехлестывать кабель, при этом не образуется горячих точек и зон локального перегрева. Так как кабель самостоятельно регулирует выход тепла, то это ограничивает максимальную температуру обогреваемого оборудования и, в то же время, обеспечивает необходимую мощность для поддержания его температуры.
В случае снабжения защитного чехла водо- и паро- обогревателями защитный чехол подключается потребителем к системе теплоснабжения с температурой воды до плюс 95°C при давлении до 0,6 МПа (6 кг/см) или с температурой пара до плюс 135-200°C.
В случае необходимости чехол может быть оснащен устройством охлаждения, работающем по принципу трубки Ранка-Хильша. Для ее работы можно использовать воздух КИП, который присутствует на промышленных объектах. Это позволит охлаждать оборудование, размещенное внутри чехла на 25-30 градусов ниже температуры подаваемого в устройство охлаждения воздуха КИП.
Защитный чехол предназначен, например, для размещения технологического, контрольно-измерительного, электротехнического и радиотехнического оборудования: манифольды и КИП, электромагнитные клапаны, технологическая арматура, оборудование связи. Устанавливается защитный чехол на открытых площадках и в помещениях, в том числе во взрывоопасных зонах. Защитный чехол может быть применен на любом оборудовании, в том числе с самыми сложными геометрическими формами, что позволяет применять его на фланцах, теплообменниках, люках, турбинах и других сложных узлах и агрегатах. Применение на местах регулярного обслуживания, инспекции или ремонта технологического оборудования позволяет добиться экономии, невозможной при использовании прочих изоляционных материалов. Чехол может быть легко демонтирован и быстро повторно установлен, что позволяет экономить время и материальные затраты на указанные выше операции.