БЫСТРОСЪЕМНОЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Техническое решение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам, служащим для теплоизоляции трубопроводов, преимущественно, для изоляции трубопроводной арматуры (задвижек, вентилей, фланцев, отводов, фильтров, кранов, затворов, трубные развязки, криволинейные участки труб и т.д.) и может применяться на трубопроводах с температурой, протекающих в них сред, свыше 200°С, а также на низкотемпературных трубопроводах с криогенной средой.
Известен защитный модуль, содержащий корпус, состоящий из соединенных быстроразъемными креплениями двух частей, каждая стенка которых включает, по меньшей мере, три слоя - наружный износостойкий покровный слой, образующий внешнюю оболочку корпуса, внутренний слой, образующий внутреннюю оболочку корпуса, и расположенный между ними теплоизоляционный слой, при этом внешняя и внутренняя оболочки соединены между собой посредством быстроразъемных креплений, а теплоизоляционный слой выполнен однослойным и зафиксирован между наружным и внутренним слоями - (RU 147289 U1, F16L 59/00, 10.11.2014)
Недостаток известного модуля заключаются в том, что замена износившегося теплоизоляционного слоя или использование другого, имеющего лучшие характеристики, вследствие его фиксации между наружным и внутренним слоями возможна только путем замены всего устройства или его частей.
Известен мобильный теплозвукоизоляционный модуль для объектов сложной геометрической формы, содержащий наружную защитную оболочку, внутри которой размещен неорганический или полимерный наполнитель, выполненный в виде вкладыша толщиной от 3 мм до 200 мм, имеющего в развернутом виде конфигурацию в зависимости от геометрии объекта теплозвукоизоляции, наружная защитная оболочка выполнена в виде замкнутой полости, внутренний объем которой составляет 1,1 объема вкладыша, и состоит из армированной стеклоткани с полимерным покрытием на силиконовой основе, прочность, на растяжение которой составляет по основе - 3000 Н/5 см, по утку - 1600 Н/5 см, а теплопроводность - не более 0,24 Вт/(м-К), оболочка имеет форму, идентичную развернутом виде, прошита или полиамидными, или полиэстеровыми, или водоотталкивающими полиамидными нитями, а на наружной стороне защитной оболочки размещены жестко связанные с ней элементы фиксации и герметизации мобильного теплозвукоизоляционного модуля на объекте - (RU 2489636 C1, F16L 59/16, 10.08.2013) г.
Известен чехол для теплоизоляции объектов сложной геометрической формы, изготовленный из водонепроницаемой технической ткани по выкройкам, соответствующим изолируемой поверхности, и выполненный в виде замкнутой полости покрывного слоя и внутренней оболочки, которая подшита к поверхности покрывного слоя, непосредственно прилегающей к объекту, между покрывным слоем и внутренней оболочкой расположен слой теплоизоляции, а на наружной стороне покрывного слоя размещены жестко связанные с ним элементы фиксации и герметизации чехла на объекте, отличающийся тем, что внутренняя оболочка снабжена застежкой «молния», размещенной вдоль периметра шва, соединяющего покрывной слой и внутреннюю оболочку (RU 174567 U1, F16L 59/16, 20.10.2017).
Известен защитный чехол, характеризующийся тем, что он выполнен антистатическим и представляет 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 (RU 90875 U1, F16L 59/00, F16K 49/00, 20.01.2010).
Известна теплоизоляция для трубопроводов, содержащая аэрогелевый высокотемпературный изоляционный слой, прилегающий к одному или более нагревательным элементам; и низкотемпературный изоляционный слой, прилегающий к аэрогелевому высокотемпературному изоляционному слою (RU 2499941 C2, 27.11.2013).
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является теплоизоляционное изделие, выполненное в виде кольцевой оболочки, содержащее внутренний слой из нанесенного аэрогеля (WO 2006133155 A2, 14.12.2006, RU 2419737 C2, 27.05.2011)
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является теплоизоляционное изделие, которое состоит из двух соединенных между собой слоев теплоизоляции, один из которых изготовлен на основе муллитокремнеземистого волокна, а другой из минераловатного утеплителя (RU 92933 U1, F16L59/00, 10.04.2010).
Основным, выявленным в процессе эксплуатации, недостатком технического решения, описанного в наиболее близком аналоге, является уплотнение вследствие смятия (деформации сжатия) теплоизоляционно-податливого сжимаемого слоя из муллитокремнеземистого волокна при монтаже, а также под весом верхнего теплоизоляционного слоя. При значительных деформациях толщина слоя из муллитокремнеземистого волокна может значительно уменьшится, что может привести к потере теплоизоляционных свойств слоя, а также к температурным деформациям минераловатного утеплителя.
Технической проблемой, на решение которой направлено техническое решение является упрощение и повышение эффективности использования за счет возможности комбинирования характеристик материалов.
Техническим результатом, достигаемым в процессе использования заявленного теплоизоляционного изделия, является повышение жесткости изделия при снижении теплопотерь.
Съемное теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что оно включает разъемно соединенные между собой части, каждая из которых имеет основу в виде незамкнутой теплоизоляционной оболочки, усиленной опорно-каркасными элементами, расположенными внутри оболочки у ее торцов, выполненными из теплоизоляционного материала, имеющего большую жесткость по сравнению с материалом оболочки, и неразъемно соединенными с оболочкой. С внешней стороны оболочки покрыты защитным слоем из гибкого материала, который соединяет части изделия с возможностью их поворота относительно друг друга.
Съемное теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что оболочки выполнены криволинейными, предпочтительно в виде половин полого цилиндра, при этом опорно-каркасные элементы, выполнены незамкнутыми и дугообразными, например С-образными предпочтительно, в виде частей колец.
Съемное теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что на продольной стороне одной из частей изделия имеется выпуск защитного слоя, обеспечивающий перекрытие стыка частей изделия, а части изделия имеют разъемные крепления, выполненные с возможностью фиксации выпуска защитного слоя одной из частей изделия на защитном слое другой части изделия, например, липкие ленты, стяжные ремни, эластичные ленты.
Съемное теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что внешние поверхности опорно-каркасных элементов покрыты защитным слоем из гибкого материала.
Съемное теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что опорно-каркасные элементы выполнены из жаропрочных материалов, предпочтительно, из муллитокремнеземестых материалов.
3
Съемное теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что опорно-каркасные элементы изготовлены из муллитокремнеземистого материала плотностью свыше 150 кг/м.
Съемное теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что каждая оболочка выполнена композитной и состоит из внешнего жесткого или полужесткого слоя и внутреннего упруго-податливого слоя который, предпочтительно, выполнен из теплостойкого или жаростойкого, предпочтительно, легковесного и волокнистого материала, с высокой степенью сжимаемости, способного выдерживать воздействие температур свыше 200°С.
3
Съемное теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что плотность упругоподатливого слоя составляет от 50 до 150 кг/м.
Съемное теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что упругоподатливый слой выполнен из муллитокремнеземистого войлока или фетра, либо муллитокремнеземистой ваты, либо из иглопробивного муллитокремнеземистого мата.
Съемное теплоизоляционное изделие, характеризующееся тем, что опорно-каркасные элементы изготовлены из теплостойкого или жаростойкого материала, предпочтительно, из муллитокремнеземистого картона или из муллитокремнеземистой плиты.
Устройство поясняется чертежами:
На Фиг. 1 показан изометрический вид устройства.
На Фиг. 2 показан изометрический вид устройства, сконфигурированного для изоляции вентиля запорной арматур.
На Фиг. 3 и 4 показаны изометрические виды устройство с композитными частями, каждая из которых имеет внутренний упругоподатливый слой.
На Фиг. 5 показано устройство, изображенное на Фиг. 2, смонтированное на запорной арматуре (продольный разрез).
На Фиг. 6 показано устройство, смонтированное на запорной арматуре с дополнительным продольным нахлестом защитного слоя, фиксированным на трубе.
На Фиг. 7-8 показаны поперечные разрезы в местах расположения опорно-каркасных элементов.
Съемное теплоизоляционное изделие включает соединенные между собой части 1 и 2, каждая из которых имеет основу в виде незамкнутой теплоизоляционной оболочки 3, усиленной жесткими опорно-каркасными элементами 4, расположенными внутри оболочки у ее торцов 5, которые выполнены из теплоизоляционного материала, имеющего большую жесткость и плотность по сравнению с материалом оболочки, и неразъемно соединены с оболочкой.
Части 1 и 2 соединены между собой с возможностью поворота относительно друг друга, стыковки между собой, и образования вокруг теплоизолируемого объекта замкнутой оболочки. Под замкнутой оболочкой подразумевается оболочка, контур поперечного сечения которой непрерывен.
Расположение опорно-каркасных элементов 4 в торцах частей изделия с одной стороны обусловлено формированием несущего каркаса изделия, которым оно опирается на трубы вблизи теплоизолируемой арматуры и/или на элементы арматуры. С другой стороны, опорно-каркасные элементы 4 выполняют также ограждающую функцию и закрывают торцы замкнутой оболочки, после стыковки частей 1 и 2 изделия, образуя замкнутое пространство внутри упомянутой оболочки (Фиг. 5).
Наиболее предпочтительно изготовление оболочек 3 из полужесткого теплоизоляционного материала и выполнение их криволинейными (цилиндрическими), в виде половин полого цилиндра, при этом опорно-каркасные элементы 4, выполнены незамкнутыми и дугообразными (С-образными) в виде частей колец (полуколец) и расположены поперек оболочек 3 с образованием их торцов.
С внешней стороны оболочки покрыты защитным слоем 6 из гибкого материала, который соединяет части 1 и 2 изделия с возможностью их поворота относительно друг друга, образуя гибкое шарнирное соединение (гибкий шарнир). Защитный слой 6 адгезионно соединен с оболочками 3 и преимущественно выполнен водонепроницаем композитным и/или армированным. Под адгезионным соединением в контексте описываемого технического решения подразумевается клеевое соединение или соединение посредством расплава полимерной части защитного слоя.
На продольной стороне одной из частей 1 изделия имеется выпуск 7 защитного слоя 6, обеспечивающий перекрытие стыка частей 1 и 2 изделия. При этом части 1 и 2 изделия имеют разъемные крепления, выполненные с возможностью фиксации выпуска защитного слоя одной из частей 1 изделия на защитном слое другой части изделия 2.
На чертежах (Фиг. 1-4) показано выполнение разъемного крепления в виде контактных текстильных лент («липкая» лента типа Велкро). Одна из лент присоединена к внутренней стороне выпуска 7 защитного слоя 6 одной из частей 1 изделия и расположена вдоль края этого выпуска и примыкает к нему. При этом другая лента расположена на защитном слое 6, покрывающим другую часть 2 изделия, также вдоль края защитного слоя, но с отступом от него.
Незамкнутые теплоизоляционные оболочки 3 частей 1 и 2 изделия могут быть выполнены из однородных жестких или, предпочтительно, полужестких теплоизоляционных материалов, однако, в отдельных случаях, они могут быть либо выполнены из композитных материалов, либо из мягких и/или гибких теплоизоляционных материалов.
Когда части 1 и 2 изделия выполнены композитными, они состоят из нескольких, соединенных между собой слоев. Так, например, каждая оболочка 3 части 1 или 2 изделия может состоять из внешнего жесткого или полужесткого слоя 8 и внутреннего упругоподатливого слоя 9 (Фиг. 3-4). Предпочтительно, что упругоподатливый слой 9 выполнен из теплостойкого или жаростойкого, предпочтительно, легковесного и волокнистого материала, с высокой степенью сжимаемости, способного выдерживать воздействие температур свыше 200°С.
Упругоподатливый слой 9 обеспечивает максимальное прилегание теплоизоляции к арматуре за счет его сжатия при монтаже, что обеспечивает отсутствие зазоров и утечек тепла, что особенно актуально для применения арматуры на высокотемпературных или криогенных трубопроводах. Также упругоподатливый слой 9, выполненный из теплостойкого или жаростойкого материала способен выдерживать тепловой удар и служить защитой полужесткого слоя 8 от температурных деформаций.
Внутренний упругоподатливый слой 9 может быть выполнен из муллитокремнеземистого материала плотностью от 50 до 150 кг/м3.
Например, упругоподатливый слой 9 может быть выполнен из муллитокремнеземистого войлока или фетра, либо муллитокремнеземистой ваты, либо из иглопробивного муллитокремнеземистого мата.
Опорно-каркасные элементы 4 могут быть изготовлены из теплостойкого или жаростойкого материала, например, из муллитокремнеземистого материала плотностью свыше 150 кг/м3, обеспечивающего постоянство геометрических размеров теплоизоляционных оболочек 3 частей 1 и 2 изделия, предотвращая их проминание и провисание. Для обеспечения вышеперечисленных условий опорно-каркасные элементы 4 могут быть изготовлены (вырезаны) из муллитокремнеземистого картона или муллитокремнеземистой плиты.
Для исключения попадания пыли и частиц теплоизоляции на изолируемое оборудование или арматуру внутренняя поверхность теплоизоляционных оболочек 3 может быть оклеена соответствующей температурному диапазону применения тканью, образующей внутренний защитный слой (на чертежах условно не показан). В качестве ткани может быть применена стеклоткань, базальтовая или кремнеземная ткань.
Для случаев, когда необходима герметизация теплоизоляционных оболочек 3, могут использоваться ткани, в том числе и перечисленные выше, с силиконовым покрытием или иным полимерным покрытием или пропиткой.
Ткань может крепиться к внутренней поверхности адгезионно, либо механическим образом, например, с помощью стяжек (типа «грибков»).
Защитный слой 6, покрывающий внешние поверхности оболочек 3 может быть изготовлен из водонепроницаемых гибких, в том числе армированных покрытий на основе стеклоткани с различными дополнительными пропитками или дополнительным покрытием или покрывающими слоями из резин, полимеров, алюминиевой фольги и других материалов. Покрытия или слои, образующие защитный слой 6 приклеиваются непосредственно к оболочкам 3 частей 1 и 2 изделия и могут служить своеобразным шарнирным соединением для быстрого монтажа и демонтажа изделия.
Оболочки 3 частей 1 и 2 изделия могут быть изготовлены из таких теплоизоляционных материалов как минеральная вата, керамическая вата, пеностекло, перлит, вспененные полимерные материалы. Оболочки 3 могут быть изготовлены из одного из упомянутых материалов, либо быть композитными, и сочетать в себе слои из нескольких перечисленных выше материалов.
Разъемными креплениями, помимо упомянутых лент Велкро, могут служить как по отдельности, так и в комбинации стяжные ремни с пряжками и/или замками.
Размер выпусков 7 для обеспечения нахлестов защитного слоя 6 должен обеспечивать невозможность проникновения влаги внутрь теплоизоляции оболочек 3. Стяжные ремни 11 во избежание утери во время периодического демонтажа изделия желательно фиксировать на защитном слое 6 при помощи клея или заклепок.
Защитные слои (условно не показаны) аналогичные защитному слою 6 также имеются и со стороны торцов изделий, и герметизируют как торцы оболочек, так и опорно-каркасные элементы. При этом в целях максимальной герметизации швов и стыков упомянутых защитных слоев используются как клеевые нахлесты, так и нахлесты с дополнительной герметизацией лентой или силиконом (условно не показано).
Все стыки (места разъемов) оболочек 3 частей 1 и 2 изделия имеют тепловые замки в виде выступов и впадин вдоль краев стыкуемых частей (типа оверлап, шип-паз), либо замки иного типа. Также аналогичные замки могут иметь и опорно-каркасные элементы 4, например, замковые элементы в виде выступов или впадин. Либо для образования теплового замка и исключения боковых сдвигов один из концов каждого опорно-каркасного элементы 4 выступает за пределы нижнего контура оболочки 3 на величину смещения его другого конца внутрь оболочки 3. Таким образом, тепловой замок может быть образован смещением и/или поворотом опорно-каркасных элементов 4 С-образной формы внутри криволинейных (цилиндрических) оболочек (Фиг. 8).
Торцы изделия в сборе, в центре которых расположены опорно-каркасные элементы 4, служат основными несущими и каркасообразующими частями конструкции. Опорно-каркасные элементы 4 изготавливаются из жесткого теплоизоляционного материала и предназначены для опирания на трубопровод или на жесткую теплоизоляцию вокруг трубопровода (условно не показана). Кроме того, опорно-каркасные элементы 4 выполняют и ограждающую функцию.
Посадочные места у торцов могут иметь дополнительный нахлест покровного материала во избежание затекания влаги, который также может быть оснащен стяжным ремнем или липучкой. Упомянутый дополнительный нахлест 10 может быть образован продольными выпусками (Фиг. 6) защитного слоя 6 по обе стороны от оболочек и притянут к трубе или теплоизоляции ремнями 11 или эластичными лентами, при этом под дополнительным нахлестом, в месте его соприкасания с трубой или теплоизоляции трубы может быть нанесен герметик или компаунд. Оболочки 3 могут быть образованы из однородной по материалу и плотности теплоизоляции, так и композитной и комбинированной теплоизоляции из разных материалов, либо из слоев однородных материалов с разными плотностями и толщинами.
Для опорно-каркасных элементов выбирают более жесткий теплоизоляционный и предпочтительно жаропрочный материал, жесткость и плотность которого превышает аналогичные параметры любого из материалов оболочек 3.
Выходные отверстия для штоков вентилей, кранов и других выступов арматуры также имеют опорно-каркасные элементы 4 у торцов оболочек 3 и соответствующие нахлесты для герметизации с возможностью фиксации на стяжные ремни (резинки) и «липучки».
В случае изделий сложной формы возможно применение гибких или упругоподатливых оболочек с обратимыми деформациями, при этом устройство их по сути аналогично описанным жестким или полужестким оболочкам.
Предлагаемое устройство представляет собой теплоизоляционное изделие, в котором сочетается простота производства и монтажа, высокие эксплуатационные характеристики и быстрота монтажа/демонтажа, герметичность, низкие эксплуатационные расходы, возможность ремонта на объекте (в случае повреждения), возможность подгонки к существующим условиям при монтаже, возможность применения комбинированных (композитных) материалов, меньшая себестоимость по сравнению с существующими аналогами.