ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННО-ЗАЩИТНОЙ ОБОЛОЧКИ ВОКРУГ ТРУБОПРОВОДА

Техническое решение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам, служащим для теплоизоляции трубопроводов, преимущественно средних и больших диаметров. Техническое решение относится к изделиям «готовой формы», изготавливается на предприятии под конкретный диаметр изолируемого трубопровода и не требует резки или иных доработок на месте монтажа под размер трубы.
Из уровня техники известен сворачиваемый в рулон защитный кожух теплоизоляции трубопровода, состоящий из листовой цилиндрической оболочки, которая может быть выполнена, в том числе из металла, с ребрами жесткости и устройства ее закрепления на теплоизоляции, причем ребра выполнены продольными на внутренней поверхности оболочки и по свободным кромкам ребер установлены соединяющие их между собой гибкие связи (RU 15215 U1, F16L 59/00, 27.09.2000).
Известна теплоизоляция с оболочкой, представляющая собой теплоизоляцию, выполненную из теплоизоляционного материала и имеющую продольные прорези, отходящие от поверхности, обращенной к трубопроводу, и частично разделяющие теплоизоляцию на секторы, а также оболочку. Оболочка соединена с теплоизоляцией, причем на торцах оболочки выполнены выступы и впадины для размещения соответствующего выступа или впадины смежного с ним элемента с ответными частями, также на торцах теплоизоляции могут быть выполнены выступы и впадины для размещения соответствующего выступа или впадины смежного с ним элемента с ответными частями, а на боковых сторонах оболочки выполнены элементы для крепления (RU23491 U1, F16L 59/00, 17.02.2012).
Известен теплоизолирующий модуль для труб, содержащий композитную теплоизоляционную оболочку с защитным покровным слоем и кромками, образующими продольные и поперечные тепловые замковые соединения типа выступ-впадина, отличающийся тем, что он выполнен в виде трансформируемой плиты с теплоизоляционным слоем из экструзионного пенополистирола и защитным покровным слоем из полимерцемента с армирующей сеткой, при этом в теплоизоляционном слое плиты выполнены продольные V-образные насечки, обеспечивающие сгибание плиты с возможностью полного оборачивания плиты вокруг утепляемой трубы, радиального расположения насечек и образования цилиндрической оболочки, замыкаемой посредством продольного теплового замкового соединения и закрепляемой на трубе с помощью полимерной или металлической ленты (RU 111242 U1, F16L 59/02, 10.12.2011).
Известен продольный сэндвич-элемент, содержащий сердечник из скрепленных связующим веществом минераловатных ламелей, соединенных боковыми сторонами и вытянутых в продольном направлении сэндвич-элемента, при этом сердечник имеет две фронтальные поверхности, по существу, параллельные друг другу, и две торцевые поверхности, по существу, перпендикулярные фронтальным поверхностям и параллельные друг другу, и две боковые поверхности, соединяющие фронтальные поверхности и торцевые поверхности, где волокна минеральной ваты преимущественно перпендикулярны фронтальным поверхностям, по меньшей мере один лист прикреплен по меньшей мере к одной из фронтальных поверхностей сердечника, а каждая из боковых поверхностей снабжена одной или более боковыми ламелями из минеральной ваты, скрепленными с крайними ламелями сердечника связующим веществом, причем по меньшей мере одна из боковых поверхностей по меньшей мере в одной боковой ламели сформирована в профилированную секцию, выполненную с возможностью сопряжения с профилированной секцией по меньшей мере одной боковой ламели смежного сэндвич-элемента, причем каждая боковая ламель имеет переменную плотность, а профилированная секция образована тем участком боковой ламели, который имеет более высокую плотность, для предупреждения трещинообразования и изменения формы профилированных секций при их изготовлении и образования тепловых мостов в области сопрягаемых профилей смежных сэндвич-элементов при эксплуатации конструкций их сэндвич-элементов, и ламели в сердечнике имеют практически однородную плотность (EA 014260 В1, E04D 3/35, 2010.10.29).
Известно устройство для теплоизоляции трубопроводов, включающее стыкуемые между собой замковыми элементами предварительно гнутые металлические листы, охватывающие теплоизоляционный слой, примыкающий к трубе (WO 2016195539 A1, F17D 5/04, 08.12.2016).
Известна теплоизоляционная конструкция для трубопровода, включающая трубопровод с теплоизоляцией в виде двух охватывающих трубопровод, соединенных между собой и расположенных друг над другом полуцилиндров, внутренняя поверхность полуцилиндров выполнена с покрытием из листового материала, например металлической фольгой, или стеклопластиком, или стеклотканью, с прикрепленным к нему теплоизоляционным слоем из волокнистого или нетканого материала, а наружная поверхность полуцилиндров выполнена только с покрытием из листового материала. Прикрепленный теплоизоляционный слой может выполнен из минераловатных, или стекловатных, или базальтовых ламелей вертикальной слоистости. Наружная поверхность полуцилиндров может быть выполнена с покрытием 6 металлической фольгой или стеклопластиком, или стеклотканью, или полимерминеральным покрытием, армированным стеклосеткой, или с покрытием из оцинкованной стали (BY 2297 U, F16L 59/00, 2005.12.30).
Известно теплоизоляционное изделие, внутренняя поверхность которого образована чередующимися выступами и впадинами, которое состоит из слоя волокнистого теплоизоляционного материала или включает слой волокнистого теплоизоляционного материала, который имеет внутреннюю поверхность, предназначенную для примыкания к теплоизолируемой поверхности, и внешнюю поверхность, причем внутренняя поверхность образована чередующимися выступами и впадинами, расположенными с наклоном к внешней поверхности слоя теплоизоляционного материала (RU 139481 U1, F16L 59/14, 20.04.2014).
Из уровня техники известно теплоизоляционное изделие, состоящее из гибкого металлического листа толщиной от 0,5 до 0,75 мм, к которому приклеен слой минеральной ваты. Теплоизоляционный слой выполнен из одного изогнутого по всей длине теплоизоляционного мата, имеющего вертикальные участки, соединенные горизонтальными участками (WO 9608438 A1, 21.03.1996). Недостатками такой конструкции являются недостаточная целостность теплоизоляционного слоя, поскольку при изгибе минераловатного мата в местах изгиба материал частично разрушается с образованием трещин, что снижает прочность и долговечность всей конструкции и теплоизоляционные свойства, также за счет того, что при монтаже устройства на трубу горизонтальные участки крошатся, при этом конструкция в целом не обеспечивает плотное прилегание вертикальных участков друг к другу.
Известен теплоизоляционный минераловатный вертикально-слоистый мат, состоящие из полос, нарезанных из минераловатных плит и наклеенных на защитно-покровный материал в положении, при котором слои минеральной ваты располагаются перпендикулярно защитно-покровному материалу, которым может являться фольга. Недостатком известного теплоизоляционного ламельного изделия является необходимость устройства дополнительного защитного слоя, поскольку мат имеет основу из фольги, которая не обладает достаточной механической прочностью и не обеспечивает защиту от механических воздействий при монтаже и эксплуатации. Кроме того, при обертывании трубы матами такой конструкции не обеспечивается плотное прилегание теплоизоляционных элементов друг к другу, а в процессе эксплуатации неизбежно возникают провисания теплоизоляционного слоя и нарушение изначальных геометрических размеров. Кроме того, происходят деформации теплоизоляционных элементов, особенно в верхней части изолируемой трубы (ГОСТ 23307-78 Маты теплоизоляционные из минеральной ваты вертикально-слоистые). Недостатком известного теплоизоляционного мата является необходимость устройства дополнительного защитного слоя, поскольку мат имеет основу из фольги, которая не обладает достаточной механической прочностью и не обеспечивает защиту от механических воздействий при монтаже и эксплуатации. Кроме того, ламельный мат поставляется потребителю в рулонах, в связи с чем, занимает значительный объем при хранении и транспортировке по сравнению с плоскими теплоизоляционными изделиями и требует раскройки на объекте в соответствии с размерами изолируемых труб и устройства тепловых замков.
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является изоляционное устройство, которое может быть обернуто вокруг трубопроводов или других конструкций с образованием изолированного узла трубопровода. Изоляционное устройство включает наружную оболочку и множество трапециевидных изоляционных сегментов, соединенных с его внутренней поверхностью. Трапециевидные изоляционные сегменты, которые могут быть сформированы из пенопласта с закрытыми ячейками, соответствуют форме трубопровода при его обертывании (US 2013291984 A1, 07.11.2013).
Технической проблемой, на решение которой направлено техническое решение, является возможность создания плоского теплоизоляционного изделия с повышенной прочностью внешнего защитного слоя.
Техническим результатом является повышение прочности и надежности оболочки, формируемой из изделия вокруг трубопровода.
Технический результат достигается за счет того, что теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что оно состоит из основы, выполненной из прямоугольного в плане гибкого металлического листа, на одной стороне которого сформирован теплоизоляционный слой, неразъемно соединенный с металлическим листом, который состоит из брусков, расположенных вплотную друг к другу, отличающееся тем, что металлический лист может быть упруго без перегибов вместе с теплоизоляционным слоем согнут в теплоизоляционную защитную криволинейную оболочку.
Предпочтительно, что металлический лист представляет собой протяженный металлический лист или металлическое полотно, при этом бруски выполнены продолговатыми и ориентированы поперек металлического листа.
Предпочтительно, что теплоизоляционный слой состоит из брусков, которые представляют собой продолговатые четырехгранные элементы, предпочтительно, выполненные из волокнистого теплоизоляционного материала с преимущественной ориентацией волокон перпендикулярной металлическому листу.
Предпочтительно, что бруски изготовлены из податливого сминаемого и/или упругого теплоизоляционного материала, предпочтительно, из минеральной ваты, имеют прямоугольное поперечное сечение, при этом бруски на металлическом листе расположены вплотную друг к другу, а образованный брусками теплоизоляционный слой неразъемно соединен с металлическим листом посредством сплошного клеевого соединения в виде соединяющего слоя.
Предпочтительно, что металлический гибкий лист представляет собой стальной оцинкованный или жестяной лист, толщина которого может составлять от 0,2 до 1,0 мм и, предпочтительно, составляет 0,22-0,55 мм, либо алюминиевый лист или лист из алюминиевого сплава, толщина которого может составлять от 0,25 до 1,0 мм и, предпочтительно, составляет 0,3-0,5 мм.
Предпочтительно, что теплоизоляционный слой расположен с поперечным и/или продольным смещением относительно металлического листа для обеспечения возможности образования нахлестов и/или тепловых замков.
Предпочтительно, что теплоизоляционный слой имеет меньшую ширину и длину по сравнению с шириной металлического листа, при этом одна продольная сторона теплоизоляционного слоя расположена вдоль продольного края металлического листа, а другая  продольная сторона теплоизоляционного слоя расположена со смещением от противоположного продольного края металлического листа, причем теплоизоляционный слой смещен в продольном направлении таким образом, что от одного края поперечной стороны простирается выступ теплоизоляционного слоя, расположенный за пределами гибкого металлического листа, а с другой поперечной стороны имеется смещение теплоизоляционного слоя от края листа.
Предпочтительно, что на выступе теплоизоляционного слоя имеется скос или сужение, расширяющееся от верхнего края теплоизоляционного слоя в сторону нижнего края, при этом с другой стороны имеется скос или сужение, расширяющееся от нижнего края теплоизоляционного слоя к его верхнему краю.
Предпочтительно, что в местах смещений теплоизоляционного слоя в части листа не покрытой брусками, вдоль края поперечной и/или продольной стороны металлического листа выполнены сквозные отверстия для монтажа крепежных элементов, например, саморезов или заклепок.
Теплоизоляционное изделие может быть дополнительно снабжено гидрозащитными прокладками в виде полос из упругого полимерного материала, наклееных в местах смещений теплоизоляционного слоя в части листа не покрытой брусками, вдоль края поперечной и/или продольной стороны металлического листа.
Устройство изделия поясняется чертежами.
На Фиг. 1 показано устройство (изометрический вид).
На Фиг. 2 показано устройство, смонтированное на трубе (поперечный разрез).
На Фиг. 3 показано несколько устройств, смонтированных на трубе (продольный разрез).
На Фиг. 4 показано устройство с гидрозащитными прокладками вдоль краев листа (изометрический вид).
Теплоизоляционное изделие состоит из основы, выполненной из прямоугольного в плане гибкого металлического листа 1, на одной стороне которого сформирован теплоизоляционный слой 2, неразъемно соединенный с металлическим листом 1.
Металлический лист 1 представляет собой протяженный металлический лист или металлическое полотно.
Под протяженным листом в контексте описания понимается продольно ориентированный лист, длина которого L превосходит его ширину В (Фиг. 1).
Теплоизоляционный слой 2 состоит из четырехгранных элементов 3 (брусков), которые ориентированы поперек металлического листа.
Четырехгранные элементы 3 или бруски, предпочтительно, выполнены из волокнистого теплоизоляционного материала с преимущественной ориентацией волокон перпендикулярной металлическому листу.
Четырехгранные элементы 3 или бруски, которые изготовлены из податливого сминаемого и/или упруго теплоизоляционного материала, предпочтительно, из минеральной ваты, имеют прямоугольное поперечное сечение, при этом бруски на металлическом листе расположены вплотную друг к другу, а образованный брусками теплоизоляционный слой неразъемно соединен с металлическим листом посредством сплошного клеевого соединения в виде соединяющего слоя.
Общая ориентация волокон в теплоизоляционном слое 2 перпендикулярна поверхности металлического листа 1.
Клеевое соединение может быть дискретным (точечным), либо прерывистым - отдельным для каждого бруска 3.
Однако, предпочтительно, что клеевое соединение выполнено сплошным, в виде гибкого слоя (на чертежах условно не показан) полимеризованного клея, расположенного между металлическим листом 1 и теплоизоляционным слоем 2, например, из клея на основе каучука.
Металлический гибкий лист 1 обладает достаточной жесткостью, позволяющей ему, в отличие от фольги, сохранять свою форму до начала процесса монтажа и не подвергаться необратимым деформациям под действием собственного веса и/или веса теплоизоляционного слоя 2 в процессе изготовления и/или транспортировки.
Под гибким листом в контексте данного описания понимается металлический лист, который может быть упруго (без перегибов) вместе с теплоизоляционным слоем 2 согнут в теплоизоляционную защитную криволинейную оболочку 4, охватывающую участок трубы 5 усилием одного или нескольких монтажников.
Металлический гибкий лист 1 может представлять собой стальной оцинкованный или жестяной лист, толщина которого может составлять от 0,2 до 1,0 мм и, предпочтительно, составляет 0,22-0,55 мм.
Металлический гибкий лист 1 может представлять собой алюминиевый лист или лист из алюминиевого сплава, толщина которого может составлять от 0,25 до 1.0 мм и, предпочтительно, составляет 0,3-0,5 мм.
мет
Так для диаметров D≤159-426 мм толщина металлического листа 1 составит δ=0,20-0,55 мм.
мет
Для диаметров D>426 мм толщина металлического листа 1 составит δ=0,25-1,0 мм.
ал
ал
Толщина алюминиевого листа δ=0,25-1,0 мм, и предпочтительно, составляет δ=0,3-0,5 мм.
Следует отметить, что толщина металлического листа 1 превышает предельную толщину, установленную для фольги 0,05 до 0,10 мм (ГОСТ 2208-2007).
Теплоизоляционный слой 2 расположен с поперечным и продольным смещениями относительно металлического листа 1 для обеспечения возможности образования нахлестов 6 и 7 и тепловых замков 8, 9 между поперечными сторонами согнутого гибкого металлического листа и смежными изделиями, после монтажа изделий на трубу 5.
Предпочтительно, что теплоизоляционный слой 2 имеет меньшую ширину и длину по сравнению с шириной В и длиной L (Фиг. 1) металлического листа 1, при этом одна продольная сторона теплоизоляционного слоя 2 расположена вдоль продольного края 10 металлического листа 1 с образованием уступа 11, а другая продольная сторона теплоизоляционного слоя 2 расположена со смещением (отступом) от противоположного продольного края 12 листа, с образованием ответного уступа 13.
При этом теплоизоляционный слой 2 смещен в продольном направлении относительно металлического листа 1 таким образом, что от одного края поперечной стороны металлического листа 1 простирается выступ 14 теплоизоляционного слоя 2, расположенный за пределами металлического листа 1, а с другой поперечной стороны имеется смещение (отступ) теплоизоляционного слоя 2 от края металлического листа 1.
Выступ 14 теплоизоляционного слоя 2 для образования теплового замка 8 выполнен со скосом или сужением, расширяющееся от верхнего края теплоизоляционного слоя 2 в сторону его нижнего края, при этом с другой стороны имеется ответный скос 15 или сужение, расширяющееся от нижнего края теплоизоляционного слоя 2 к его верхнему краю.
Теплоизоляционный слой 2 неразъемно соединен с металлическим листом 1 посредством дискретных клеевых соединений, либо посредством сплошного клеевого соединения в виде соединяющего слоя (на чертежах условно не показан).
В местах смещений теплоизоляционного слоя 2 в частях металлического листа 1 свободных от теплоизоляционного слоя 2 и не покрытых брусками 3, вдоль края поперечной и продольной сторон металлического листа 1 выполнены сквозные отверстия 16 для монтажа крепежных элементов 17, например, саморезов или заклепок.
Устройство изготавливают следующим образом. Раскатывают металлический лист (металлическое полотно) из рулона, обрезают до нужного размера и распрямляют. Вдоль краев металлического листа выполняют отверстия 16 для крепежных элементов 17. Ламельный мат или плиту с общей продольной ориентацией волокон разрезают на бруски 3.
При необходимости формируют вырезы для образования уступов 11 и 13 теплоизоляционного слоя 2, при этом на двух брусках формируют скосы для образования элементов 14 и 15.
Далее на часть металлического листа 1 наносят сплошной клеевой слой (на чертежах не показан), на который вплотную друг к другу укладывают бруски 3, ориентируя их перпендикулярно волокнами к поверхности металлического листа 1, что необходимо для предотвращения усадки теплоизоляционного слоя 2 в процессе эксплуатации изделия. Причем теплоизоляционный слой 2 формируют с продольным и поперечным смещением относительно краев металлического листа. После формирования теплоизоляционного слоя 2 отверждают клеевой слой. При необходимости на металлический лист наклеивают гидрозащитные прокладки в виде полос 18 и 19 (Фиг. 4) из упругого полимерного материала.
Устройство монтируют на трубу 5 следующим образом. Заводят изделие под трубу 5 поперечно ее продольной оси и начинают загибать его, охватывая трубу 5 одновременно с двух сторон.
Далее смыкают выступ 14 и скос 15 теплоизоляционного слоя 2 с образованием теплового замка 8, накладывают свободную от теплоизоляционного слоя 2 часть металлического листа на внешнюю поверхность согнутого металлического листа, с образованием нахлеста 6 (ФИГ. 2), и фиксируют его крепежными элементами 17, образуя вокруг трубы 5 замкнутую защитно-теплоизоляционную оболочку. При отсутствии гидрозащитных прокладок перед закреплением нахлеста 6 внутреннюю сторону гибкого металлического листа 1 смазывают герметизирующим составом.
Далее вплотную к образованной защитно-теплоизоляционной оболочке для образования теплового замка 9 (Фиг. 3) пристыковывают и монтируют следующее изделие, оборачивая его вокруг трубы и вокруг предыдущей смонтированной оболочки с образованием нахлеста 7.
Бруски 3, образующие теплоизоляционный слой 2, изготовлены из сминаемого теплоизоляционного материала, предпочтительно, из волокнистого утеплителя, например, минеральной ваты.
Общая ориентация волокон в теплоизоляционном слое 2 перпендикулярна поверхности металлического листа. Бруски 3 имеют прямоугольное поперечное сечение и выполнены протяженными (т.е. их длина превышает два их других размера). При этом бруски 2 на металлическом листе 1 расположены вплотную друг к другу.
В процессе образования вокруг трубы 5 защитно-теплоизоляционной оболочки (Фиг. 3) бруски 3 деформируются, упруго прилегают друг к другу и к трубе 5, что исключает образование мостиков холода между ними и утечек тепла. Использование волокнистого утеплителя, предпочтительно, так как в этом случае волокна смежных брусков взаимодействуют между собой. Однако возможно и изготовление из полимерного вспененного материала, обладающего достаточной степенью сменяемости и/или упругости.
Причем за счет использования металлического листа и крепежных элементов (саморезов) возможно создать значительное усилие сжатия, чего нельзя достичь при использовании обычных ламельных матов, поскольку защитный слой ламельного изготовленный из тонкой ламинированной фольги нельзя закрепить без разрывов крепежными элементами, при этом другие способы закрепления краев ламельных матов с созданием усилия сжатия возможны, но нецелесообразны.
Таким образом, описываемое изделие обеспечивает также лучшую теплоизоляцию по сравнению с известными ламельными матами.
Изделие изготавливают следующим образом. На предварительно изготовленный или сформированный из рулона прямоугольный металлический лист 1, наносят сплошной клеевой слой, например и каучукового клея. На клеевой слой поперек металлического листа 1 укладывают вплотную друг другу бруски 3, формируя теплоизоляционный слой 2. Для лучшей адгезии на бруски 3 может быть помещен равномерно распределенный груз, а для ускорения полимеризации клеевого слоя заготовка изделия может быть помещена в термокамеру. Перед приклеиванием брусков 3 к металлическому листу, для образования тепловых замков в торцах каждого бруска 3, выполняют уступы 13, при этом крайние бруски 3 выполняют со скосами.
Таким образом, теплоизоляционное изделие состоит из основы, выполненной из прямоугольного в плане гибкого металлического листа, на одной стороне которого сформирован теплоизоляционный слой, неразъемно соединенный с металлическим листом, который состоит из брусков, расположенных вплотную друг к другу, при этом металлический лист может быть упруго без перегибов вместе с теплоизоляционным слоем согнут в теплоизоляционную защитную криволинейную оболочку, охватывающую участок трубы.
Описанное техническое решение может быть изготовлено без применения сложного оборудования, что обеспечивает снижение трудозатрат.
По сравнению с ламельными матами, техническое решение обеспечивает удобство хранения и транспортировки за счет плоской формы изделий, что позволяет хранить их и транспортировать в стопках, в отличие от известных ламельных матов, которые сворачивают в рулон.