Самофиксирующийся разъемный тепловой замок для теплоизоляционных элементов

Техническое решение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам, служащим для теплоизоляции трубопроводов, образуемой стыкуемыми между собой сегментами (цилиндрическими теплоизоляционными оболочками), предпочтительно, из вспененных полимерных материалов, либо минераловатных материалов.
Уровень техники
При теплоизоляции трубопроводов и оборудования зачастую встает техническая проблема, заключающаяся в том, что в силу многих факторов невозможно изготовить единое изделие, поэтому при изготовлении теплоизоляцинных изделий используют многосегментальную форму изделия. В местах стыков оптимально делать специальные тепловые замки с тем, чтобы сократить потери тепла (исключить образование «тепловых мостиков», мостиков холода).
При этом в процессе монтажа возникают проблемы, связанные с тем, что разъемные соединения (перечень смотри ниже) требуют предварительного монтажного соединения (проволока, бандажная лента), что невозможно достичь при производстве работ одним человеком.
Из развития техники в настоящее время известны следующие технические решения для предотвращения излишних тепловых потерь в местах соединения отдельных сегментов:
«оверлап», Z-образный разрез (для плоских изделий так называемая «четверть»)
«полукруглый замок»
«шип-паз»
«простой скос»
«треугольный»
неразъемное соединения «ласточкин хвост» наиболее близко к описываемой модели, однако характеризуется своей неразъемностью: сегменты соединяются посредством задвигания один в другой в процессе сборки. Существенным недостатком данного решения является невозможность быстрого демонтажа без полного или частичного разрушения теплоизоляционной конструкции (оболочки).
Из патентной литературы известны следующие источники информации.
Известен замковый элемент теплоизоляционного элемента, выполненный ступенчатым вдоль продольной стороны цилиндрических смыкаемых оболочек (SU 811051 A1, F16L 59/05, 07.03.1981).
Известен замковый элемент теплоизоляционного элемента, включающий выступ и паз, между которыми расположен теплоизоляционный вкладыш (SU 341918 A1, F16L 59/05, 14.06.1972).
Известны лабиринтные замки по поверхности соединения между полуцилиндрами из негорючего материала для изолирования трубы (RU 2570538 C1, F16L 59/14, 10.12.2015).
Известен замок теплоизоляции трубы, выполненный в корпусе трубчатой оболочки с полым цилиндрическим корпусом, причем корпус корпуса трубы содержит две половинки оболочки; на наружном боковом конце каждой торцевой поверхности первой полуоболочки образована канавка; выпуклая ступенька расположена на внешнем боковом конце другой торцевой поверхности второй полуоболочки (CN 104100804 A, F16L 59/02, 15.10.2014).
Известен замок тепловой трубы на основе продольного клеевого соединения (US 4748060 A, F16L 59/02, 1988-05-31).
Известен замок теплоудерживающей конструкции в виде двух соединяемых между собой цилиндрических частей, которые при соединении за счет выбранной конфигурации выступов и канавок и впадин предотвращают конденсацию росы (JP 2002139194 A, F16L 59/147, 17.05. 2002).
Известны замковые элементы, в том числе, в которых канавка выполнена вдоль длинной стороны полуцилиндра, а выступ выполнен с противоположной стороны также вдоль длинной стороны полуцилиндра (JPS 51130969 U, F16L 59/05, 22.10.1976).
Известен замок, объединяющий сегменты теплоизоляционных скорлуп из вспененного пенополистирола, причем сегменты объединены в конструкцию, образующую теплоизоляционную оболочку вокруг трубопровода и состоящую из N секторов, объединенных между собой в диаметральном направлении в замок, а бандажи выполнены в виде стягивающих лент, закрепленных затяжным устройством, снабженным стопором (RU 40433 U8, F16L 59/00, 10.09.2004).
Известен замковый элемент на торце соединяемых теплоизоляционных блоков выполненный имеющий скошенные выступы и ответные им впадины (RU 204781, F16L 59/12, 10.11.1995).
3
Известны замковые элементы типа шип-паз, выполненные на противоположных поверхностях торцов полуцилиндра, при этом теплоизоляционный слой выполнен из пенополиуретана плотностью 50-80 кг/м, а защитная оболочка выполнена в виде металлической фольги (RU 24263 U1, F16L 59/06, 27.07.2002).
Известны тепловые замковые соединения типа выступ-впадина, выполненные с дополнительным внутренним слоем из более теплостойкого материала, смещенный по периметру и по длине оболочки относительно наружного слоя (RU 70958 U1, F16L 59/12, 20.02.2008).
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является тепловой замок теплоизоляции труб выполнен на двух неразъемно соединенных между собой незамкнутых криволинейных цилиндрических теплоизоляционных оболочек, причем одна из оболочек имеет с одной стороны продольный выступ, а с другой стороны продольную впадину (RU 172059 U1, F16L 59/00, 28.06.2017).
Недостатками наиболее близкого аналога является относительная сложность монтажа, недостаточная герметичность и неразъемное замковое соединение, не позволяющее производить повторный демонтаж и монтаж оболочки. Предложенное техническое решение направлено на устранение данных недостатков.
Техническим результатом является повышение скорости монтажа без дополнительных приспособлений, обеспечивающих монтажное положение за счет фиксации сборных элементов, что достигается за счет сил трения, возникающих в замке, обеспечением более герметичного и прочного соединения, допускающего его демонтаж в случае необходимости.
Технический результат достигается за счет того, что самофиксирующийся разъемный тепловой замок для теплоизоляционных элементов, включает продольный паз и предназначенный для вхождения в него ответный продольный выступ, причем выступ выполнен из упругого материала, при этом размер выступа превышает размер паза.
Ширина поперечного сечения продольного выступа на 1-10%, предпочтительно, на 4-6% больше ширины поперечного сечения продольного паза.
Стенки продольного паза также выполнены упругими.
Поперечное сечение продольного выступа имеет прямоугольную форму.
Поперечное сечение продольного выступа имеет округлую или закругленную форму.
Концевые части продольного выступа имеют скосы или фаски, сужения, либо закругления.
Продольный паз, предпочтительно имеет прямоугольное поперечное сечение и имеет на своих кромках сужения, скругления, скосы или фаски.
Продольный выступ выполнен из того же материала, что и материал, образующий стенки паза. Устройство поясняется чертежами.
На Фиг. 1 показан изометрический вид с собранными вокруг трубы сегментами с образованием замков.
На Фиг. 2 Показан изометрический вид одного теплоизоляционного элемента (цилиндрического сегмента).
На Фиг. 3 и 4 схема вхождения продольного выступа в продольный паз в процессе образования замка.
На Фиг. 5 схема замка (замкового соединения).
На Фиг. 6 схема вхождения продольного выступа со скосом или фаской в паз в процессе образования замка.
На Фиг. 7 схема вхождения выступа со скругленным концом в паз в процессе образования замка.
На Фиг. 8 показана схема демонтажа.
Самофиксирующийся разъемный тепловой замок для теплоизоляции, включает продольный паз 1 и, предназначенный для вхождения в него, ответный продольный выступ 2, причем выступ 2 выполнен из упругого материла, обладающего способностью к упругим деформациям, при этом поперечный размер выступа превышает поперечный размер продольного паза, а стенки продольного паза также выполнены упругими.
Размер «L» выступа 2 превышает размер «S» продольного паза 1 на 1-10%, предпочтительно, на 4-6%.
Поперечное сечение продольного выступа 2 имеет прямоугольную форму, либо закругленную или округлую форму.
Для облегчения вхождения продольного выступа 2 в продольный паз 1, концевые части имеют сужения, либо скругления, либо скосы или фаски.
Предпочтительно, что продольный выступ выполнен из того же материала, что и материал, образующий стенки продольного паза.
Предлагаемое техническое решение базируется на системе «выступ-паз» и предлагается для волокнистых и вспененных полимерных теплоизоляционных материалов, сжимаемость которых составляет более 1%, а упругость не менее 90%.
Работу замка (замкового соединения) можно пояснить на примере двух стыкуемых теплоизоляционных элементов 3 (Фиг. 1 и 2). Каждый из упомянутых теплоизоляционных элементов 3 выполнен в виде теплоизоляционной криволинейной (цилиндрической) оболочки из упругого материала, с одной стороны которой выполнен продольный паз 1, а с другой стороны выполнен упругий продольный выступ 2. Продольные паз и выступ выполнены протяженными и расположены вдоль длинной стороны элемента 3. Причем ширина «L» поперечного сечения продольного выступа каждого элемента на 1-10%, предпочтительно, на 4-6% больше ширины «S» поперечного сечения продольного паза 1 на противоположной стороне теплоизоляционного элемента 3.
При стыковке двух описанных элементов 3, упругий продольный выступ 2 под действием внешней силы «F», с натягом постепенно входит в продольный паз 1, прочно фиксируясь в нем «враспор» за счет сил трения, и заполняя щели и пустоты между ним и стенкой продольного паза соседнего элемента за счет упругости материала (минеральной ваты или пенополиуретана), из которого изготовлен теплоизоляционный элемент 3 в целом.
Тем самым, обеспечивается сцепление, а также и герметизация замка (замкового соединения). Таким же образом производят пристыковку следующего элемента 3 аналогичной конструкции.
Для облегчения вхождения продольного выступа 2 в продольный паз 1 меньшего размера его концевые части могут иметь скосы или фаски 4, небольшие сужения, либо иметь закругления 5 (Фиг. 6, 7).
Таким образом, каждый элемент 3 теплоизоляции, выполнен предпочтительно, криволинейным - для охвата трубопровода 6 (Фиг. 1) и включает продольный паз 1 предназначенный для вхождения в него продольного выступа 2 смежного элемента 3. Причем продольный выступ 2 каждого элемента 3 выполнен из упругого материла, обладающего способностью к обратимым упругим деформациям, при этом поперечный размер продольного выступа превышает поперечный размер продольного паза на 1-10%.
Продольный паз 1 элемента 3, предпочтительно, имеет прямоугольное поперечное сечение и может иметь на своих конечных частях (кромках) сужения, скругления, скосы или фаски для облегчения вхождения продольного выступа 2 в продольный паз 1 смежного элемента 3 теплоизоляции (на чертежах условно не показано).
Теплоизоляционные элементы 3 изготавливаются из упругих материалов, таких как вспененный пластик, например, пенополиуретан или волокнистых материалов, таких как каменная вата.
Техническое решение основано на возможности материалов, из которых изготовлены теплоизоляционные элементы 3 к сжимаемости (деформации) и последующему, по крайней мере, частичному восстановлению их формы (упругая деформация). Причем при монтаже продольного выступа в продольный паз будет происходить самофиксация данного соединения, с сохранением возможности в дальнейшем разомкнуть и сомкнуть данный тепловой замок несколько раз (Фиг. 4, 8) при необходимости периодического демонтажа и монтажа изделия).
При этом за счет силы трения в самофиксирующемся разъемном замке (замковом соединении) возможно производить работы по монтажу силами одного работника без использования временных фиксирующих накладок или других монтажных приспособлений.
Возможно также собирать изделие в различных условиях, доводя его до высокой монтажной готовности. К примеру, цилиндрическую оболочку, состоящую из восьми теплоизоляционных элементов 3 (сегментов), возможно собрать в две половины, каждая из которых будет состоять из предварительно состыкованных четырех теплоизоляционных элементов 3 каждая. Далее собирать (стыковать) предварительно собранные между собой половины можно непосредственно на месте монтажа, что намного удобней в полевых условиях или в местах, где последовательный монтаж восьми сегментов (частей) затруднителен.
При этом желательно выбирать разность поперечных размеров и площадей продольных пазов и выступов, таким образом, обеспечивая обратимость деформаций продольных выступа и паза, чтобы исключить растрескивание и разрывы материала, что может нарушить герметичность стыка, а также повлечь за собой не возможность монтажа после разборки цилиндрической оболочки.
Исходя, в том числе из данного условия на производстве эмпирическим путем был установлен предел превышения размера продольного выступа над размером продольного паза в 1-10% поскольку в случае превышения предела 10% были возможны деформации стенок продольного паза, а также затруднительное вхождение продольного выступа 2 в продольный паз 1. Нижний предел 1% обусловлен тем, что при меньшем значении не будет обеспечен необходимый натяг и фиксация и герметизация продольного выступа в продольном пазе.