ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫЙ ЗАЩИТНЫЙ ТЕРМОБОКС

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для стационарной защиты от воздействия внешних неблагоприятных климатических факторов: осадков, пониженной температуры,- контрольно-измерительных приборов и автоматики, предпочтительно, труб и элементов трубопроводов, преимущественно, в нефтегазовой, нефтедобывающей, химической и других отраслях промышленности.
Из предшествующего уровня техники известен электротехнический термобокс, который представляет собой герметизированный металлический шкаф с размещенным в нем оборудованием и системой терморегулирования. Электротехнический термобокс предназначен для поддержания температурно-влажностных условий, оптимальных для функционирования устанавливаемого внутри него электронного и телекоммуникационного оборудования. Данный термобокс может быть оснащен обогревателем, управляемым автоматически с помощью термостата (http://dieltech.ru/catalog/termoboksy/). Недостатком данного решения является отсутствие у его элементов взрывозащиты и то, что стенки термобокса выполнены из металла, что не позволяет эффективно использовать его в условиях пониженных температур или агрессивных сред.
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является взрывозащищенный термобокс, который представляет собой корпус из полипропилена, с внутренней стороны утепленный специализированным слоем сверхлегкого, теплостойкого, металлизированного, армированного утеплителя для усиления теплоизоляции, и дополнительным химически стойким, негорючим, вспененным при помощи легкого фреона и двуокиси углерода, теплоизоляционным покрытием из полимера. Конструкция термобокса дает возможность размещения приборов автоматики и КИП непосредственно на функционирующем трубопроводе. Крепление термокожуха на трубе производится по оригинальной технологии, специально разработанной под потребности обслуживания трубопроводов разного диаметра. По требованию заказчика термобокс может быть оснащен электрическими греющими пластинами во взрывозащищенном исполнении или греющими кабелями (http://www.cortem.ru/cortemqfm000r08u80044c_5.html).
Недостатком наиболее близкого аналога является возможность образования статического заряда на внешней полипропиленовой оболочке корпуса, а также отсутствие заземления и недостаточная прочность корпуса и достаточно высокая группа горючести Г4 по ГОСТ 30244 Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является повышение взрывозащищенности устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что взрывозащищенный защитный термобокс, имеет корпус, который состоит из двух конструкционных оболочек из армированного пластика - внутренней оболочки и внешней оболочки, между которыми размещен слой теплоизоляционного материала, причем, по меньшей мере, одна оболочка термобокса, предпочтительно, внешняя, выполнена антистатической, из армированного электропроводящего пластика, при этом корпус оснащен узлом заземления, выполненным с обеспечением стабильного плотного контакта одной из его частей с, по меньшей мере, одной, предпочтительно, внешней оболочкой корпуса.
Предпочтительно, что, по меньшей мере, одна конструкционная оболочка корпуса выполнена из пластика армированного стекловолокном или углеволокном - стеклопластика или углепластика с добавлением в пластик модифицирующих добавок.
Модифицирующей добавкой, преимущественно, является технический углерод или сажа, предпочтительно, фуллереновая сажа.
Объем технического углерода или сажи, введенной в пластик, может составлять до 40% от объема пластика.
Предпочтительно, что технический углерод или сажа содержат углеродный наноматериал.
Предпочтительно, что технический углерод или сажа содержат до 30% углеродного наноматериала.
60
70
Предпочтительно, что углеродным наноматериалом является фуллерен, предпочтительно, фуллерен C и/или фуллерен C.
Пластик, преимущественно, представляет собой отвержденную смолу, предпочтительно, полиэфирную смолу.
Предпочтительно, что узел заземления включает сквозное отверстие в корпусе, в которое, со стороны внешней оболочки вставлена до упора во внутреннюю оболочку цилиндрическая распорная втулка из коррозионно-стойкого материала, причем большая часть распорной втулки размещена в слое теплоизоляционного материала, а конечная часть распорной втулки размещена во внешней конструкционной оболочке с обеспечением зазора между торцом распорной втулки и внешней поверхностью внешней оболочки, в упомянутое отверстие и распорную втулку пропущен, соединительный резьбовой элемент с, по меньшей мере, одной шайбой и гайкой, выполненный с возможностью стягивания оболочек посредством закручивания гайки с локальной упругой деформацией внешней оболочки до устранения зазора и обеспечением контакта торца распорной втулки и шайбы.
Величина зазора может составлять 1-1,5 мм, при толщине внешней оболочки 5-6 мм.
Предпочтительно, что длина распорной втулки составляет
вт
ут
вн.об.
з
L=T+T-b, где
вт
L - длина распорной втулки
ут
T -толщина слоя теплоизоляционного материала
вн.об.
T - толщина внешней конструкционной оболочки
з
b - величина зазора между торцом распорной втулки и внешней поверхностью внешней оболочки
Соединительный резьбовой элемент может представлять собой болт, пропущенный в шайбы, головка которого расположена внутри термобокса и прилегает к внутренней поверхности внутренней оболочки через первую шайбу, при этом конечная часть стержня болта выведена на внешнюю сторону корпуса, пропущена во вторую шайбу, которая притянута к внешней оболочке с помощью первой гайки, предпочтительно, до обеспечения упора второй шайбы в торец цилиндрической распорной втулки, при этом конечная часть стержня болта оснащена второй гайкой для притягивания к первой гайке клеммы проводника заземления
Распорная втулка, преимущественно, выполнена из коррозионно-стойкого материала, предпочтительно, из нержавеющего металла или сплава.
Предпочтительно, что корпус состоит из двух частей, шарнирно соединенных между собой по одной из сторон корпуса, каждая часть содержит внутреннюю и внешнюю оболочку между которыми размещен теплоизоляционный слой.
Края частей корпуса могут быть снабжены отбортовками, посредством которых внутренняя и внешняя оболочка каждой из частей соединены между собой, на, по меньшей мере, одной из отбортовок размещен упругий силиконовый и/или неопреновый уплотнительный профиль, причем плотность прилегания частей корпуса друг к другу через упомянутый уплотнительный профиль обеспечивается с помощью натяжных замковых элементов.
Предпочтительно, что корпус имеет проемы для пропуска трубопровода, причем края проемов оснащены уплотнителями для обеспечения необходимой пыле-, влагозащищенности.
Предпочтительно, что теплоизоляционный слой выполнен из пенополиуретана и обеспечивает соединение внутренней и внешней оболочки корпуса между собой.
Внутренняя поверхность внутренней оболочки может быть дополнительно утеплена вспененным синтетическим каучуком, покрытым изнутри алюминиевой фольгой.
Корпус снаружи может быть оснащен кронштейнами с отверстиями для пропуска хомутов-стремянок, предназначенных для неподвижного закрепления термобокса на трубопроводе.
Предпочтительно, что термобокс оснащен взрывозащищенным нагревательным элементом, предпочтительно, в виде позистора с положительным коэффициентом температурного сопротивления и/или саморегулирующегося нагревательного кабеля, который состоит из двух параллельных токопроводящих жил заключенных в полимерную основу, внутри которой распределены токопроводящие частицы.
Термобокс для подсоединения нагревательного элемента снабжен соединительно-разветвительной коробкой и/или терморегулятором, предпочтительно, оснащенным термодатчиком.
В нижней части корпуса могут быть выполнены дренажные отверстия с клапанами для слива конденсата и протечек рабочей жидкости из изолируемого трубопровода и/или арматуры трубопровода.
Предпочтительно, что корпус оборудован офланцованным металлическим патрубком с уплотнителем для прохода через стенку технологических трубопроводов и контрольных трубок.
Термобокс может быть снабжен DIN-рейками и резьбовыми стойками для крепления оборудования и элементов обогрева.
9
Предпочтительно, что объемное сопротивление внешней оболочки и/или внутренней оболочки составляет менее 10 Ом·м.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключается в улучшении антистатической защиты устройства за счет выполнения оболочки термобокса из армированного электропроводящего пластика с повышенной проводимостью и оснащения корпуса узлом заземления, выполненным с обеспечением стабильного плотного контакта одной из его частей с оболочкой корпуса.
Взрывозащищенный термобокс представляет собой жесткое корпусное изделие, выполненное из трудногорючих или не поддерживающих горение материалов.
Взрывозащищенный защитный термобокс, имеет корпус, который состоит из двух конструкционных оболочек из армированного пластика - внутренней оболочки 1 и внешней оболочки 2, между которыми размещен слой 3, выполненный из вспененного теплоизоляционного материала.
Применяемые материалы оболочек обладают антистатическими, водонепроницаемыми и грязеотталкивающими свойствами, стойкостью к воздействию повышенных температур и химически агрессивных веществ.
По меньшей мере, одна оболочка термобокса, предпочтительно, внешняя оболочка 2, выполнена антистатической, из армированного электропроводящего пластика, при этом корпус оснащен узлом 4 заземления, выполненным с обеспечением плотного контакта одной из его частей с, по меньшей мере, одной, предпочтительно, внешней оболочкой 2 корпуса.
По меньшей мере, одна конструкционная оболочка корпуса выполнена из пластика армированного стекловолокном или углеволокном (стеклопластика или углепластика) с добавлением в пластик модифицирующих добавок.
60
70
9
Наиболее предпочтительной модифицирующей добавкой является технический углерод или сажа, которые содержат углеродный наноматериал, предпочтительно, фуллереновую сажу, включающую в своем составе фуллерен C и/или фуллерен C. Данная добавка улучшает физико-механические свойства армированного пластика, такие как прочность, ударопрочность, а также делает его в достаточной степени электропроводящим (с объемным сопротивлением менее 10 Ом·м), что позволяет отводить скапливающийся на внешней оболочке статический заряд.
Объем технического углерода или сажи, введенной в пластик, составляет до 40% от объема пластика. Технический углерод или сажа могут содержать до 30% углеродного наноматериала.
Пластик представляет собой отвержденную смолу, предпочтительно, полиэфирную смолу, армированную стеклотканью (стеклопластик).
Узел заземления включает сквозное отверстие в корпусе, в которое, со стороны внешней оболочки вставлена до упора во внутреннюю оболочку цилиндрическая распорная втулка 10 из коррозионно-стойкого материала, причем большая часть распорной втулки 10 размещена в слое 3 теплоизоляционного материала, а конечная часть распорной втулки размещена во внешней оболочке 2 с обеспечением зазора 13 между торцом втулки 10 и наружной (внешней) поверхностью 12 внешней оболочки 2, в упомянутое отверстие и втулку пропущен, соединительный резьбовой элемент с, по меньшей мере, одной шайбой 9 и первой гайкой 6, выполненный с возможностью стягивания оболочек 1 и 2 посредством закручивания гайки с локальной упругой деформацией внешней оболочки до устранения зазора 13 и обеспечением контакта торца втулки и шайбы 9.
вт
ут
вн.об.
з
Длина распорной втулки составляет L=T+T-b, где
вт
L - длина распорной втулки
ут
T -толщина слоя теплоизоляционного материала
вн.об.
T -толщина внешней конструкционной оболочки
з
b - величина зазора между торцом распорной втулки и внешней поверхностью внешней оболочки.
з
вн.об
При этом величина зазора составляет b=(0,16…0,25)T. При толщине оболочке 5-6 мм величина зазора будет составлять 1-1,5 мм.
Соединительный резьбовой элемент представляет собой болт 5, с установленными на нем шайбами, головка которого расположена внутри термобокса и прилегает к внутренней стороне (поверхности) 11 внутренней оболочки 1 через первую шайбу 8, при этом конечная часть стержня болта пропущена во вторую шайбу 9, которая притянута к внешней оболочке с помощью первой гайки 6, предпочтительно, до обеспечения упора второй шайбы 9 в торец цилиндрической распорной втулки 10, при этом конечная часть 14 стержня болта оснащена второй гайкой 7 для притягивания к первой гайке клеммы 15 проводника 16 заземления.
Распорная втулка 10 выполнена из коррозионно-стойкого материала, предпочтительно, из нержавеющего металла или сплава.
Описанное конструктивное устройство узла заземления обусловлено тем, что ввиду податливости стеклопластиковой стенки термобокса обычная затяжка болта заземления не дает требуемого результата.
Для того чтобы не деформировать оболочки термобокса при затяжке гайки болта, использован описанный узел заземления с распорной втулкой из коррозионно-стойкого материала. Распорная втулка имеет линейный размер, позволяющий для дополнительного поджатия контактной части заземления использовать незначительную локальную упругую деформацию наружной оболочки.
Для лучшего контакта, предпочтительно, использовать тарельчатые шайбы, компенсирующие релаксацию напряжения поджатия шайбы на наружной поверхности внешней оболочки от затяжки болта заземления.
Корпус термобокса состоит из двух частей, шарнирно соединенных между собой по одной из сторон корпуса, каждая часть содержит внутреннюю и внешнюю оболочку между которыми размещен теплоизоляционный слой (на чертеже условно не показано).
Края частей корпуса снабжены отбортовками, посредством которых внутренняя и внешняя оболочка каждой из частей соединены между собой, и на, по меньшей мере, одной из отбортовок, по ее периметру, размещен упругий силиконовый и/или неопреновый уплотнительный профиль, причем плотность прилегания частей корпуса друг к другу через упомянутый уплотнительный профиль обеспечивается с помощью натяжных замковых элементов (на чертеже условно не показано).
Корпус имеет проемы для пропуска трубопровода, причем края проемов оснащены уплотнителями для обеспечения необходимой пыле-, влагозащищенности (на чертеже условно не показано).
Теплоизоляционный слой, предпочтительно, выполнен из пенополиуретана и обеспечивает соединение внутренней и внешней оболочек 1 и 2 корпуса между собой.
Внутренняя поверхность 11 внутренней оболочки дополнительно утеплена вспененным синтетическим каучуком, покрытым изнутри алюминиевой фольгой (на чертеже условно не показано).
Корпус снаружи оснащен кронштейнами с отверстиями для пропуска хомутов-стремянок, предназначенных для неподвижного закрепления термобокса на трубопроводе и фиксирования его как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях (на чертеже условно не показано).
Взрывозащищенный термобокс может быть оснащен взрывозащищенным нагревательным элементом, размещенным внутри корпуса. Взрывозащищенный нагревательный элемент предпочтительно, представляет собой позистор с положительным коэффициентом температурного сопротивления или саморегулирующийся нагревательный кабель, который состоит из двух параллельных токопроводящих жил, заключенных в полимерную основу, внутри которой распределены токопроводящие частицы (на чертеже условно не показано).
Взрывозащищенный термобокс для подсоединения нагревательного элемента может быть снабжен соединительно-разветвительной коробкой с размещенной в ней терморегулятором, оснащенным термодатчиком (на чертеже условно не показано).
В нижней части корпуса могут быть выполнены дренажные отверстия с клапанами для слива конденсата и протечек рабочей жидкости из изолируемого трубопровода и/или арматуры трубопровода (на чертеже условно не показано).
Корпус оборудован технологическим вводом - офланцованным металлическим патрубком с уплотнителем для прохода через стенку технологических трубопроводов и контрольных трубок (на чертеже условно не показано).
Корпус может быть снабжен DIN-рейками и резьбовыми стойками для крепления оборудования и элементов обогрева (на чертеже условно не показано).
Устройство работает следующим образом. Устройство в открытом виде с помощью кронштейнов и хомутов-стремянок закрепляют на трубопроводе, размещая защищаемые элементы трубопровода внутри корпуса термобокса. Через соединительную коробку и/или терморегулятор подключают нагревательные элементы термобокса к кабелю питания. Герметизируют кабель (кабели) питания, контрольные кабели и трубки приборов, установленные в термобоксе, в технологическом вводе. Заземляют термобокс, подключая проводник заземления узлу заземления.
Узел заземления выполнен на основе болта 5. Для закрепления в сквозном отверстии корпуса резьбовой элемент снабжен гайками 6 и 7 и шайбами 8 и 9, для фиксации на внутренней оболочке дополнительно используется распорная втулка 10. Распорная втулка 10 выполнена из коррозионно-стойкого материала, предпочтительно, из нержавеющего металла или сплава. Стягивание стенки внутренней оболочки между головкой болта с подложенной под нее шайбой 8 с внутренней стороны термобокса 11 и распорной втулкой 10 с другой стороны, стороны теплоизоляционного слоя, производится за счет подтягивания гайки 6 с подложенной под нее шайбы 9. Для обеспечения надежного контакта между шайбой 9 и наружной поверхностью внешней оболочки 12 затяжка производится до устранения зазора 13 и обеспечения контакта торца распорной втулки 10 и шайбы 9 с созданием необходимого натяга в резьбовом соединении. Локальная упругая деформация внешней оболочки при этом способствует снижению влияния релаксации в месте контакта шайб с стеклопластиком. На концевую наружную часть 14 стержня болта, выведенную на внешнюю сторону корпуса, на гайке 7 установлена клемма 15 проводника заземления 16. Фиксация клеммы 15 обеспечивается затяжкой гайки 7.
Закрывают корпус, совмещая его части через уплотнительный профиль посредством натяжных замков. После чего подают питание на нагреватели. Нагреватели по мере достижения определенной заданной температуры постепенно снижают нагрев. В случае с саморегулирующимся греющим кабелем это происходит вследствие того, что токопроводящая полимерная основа под действием температуры расширяется, и расстояния между дисперсно распределенными токопроводящими частицами внутри основы увеличиваются, проводимость при этом снижается более чем на 50%. В случае, когда нагревающим элементом является позистор, нагрев также происходит до определенного его техническими характеристиками предела (точки Кюри), после чего позистор почти перестает проводить ток. После того, как температура внутри термобокса понижается, нагревательные элементы снова включаются в работу. Для более точного регулирования температуры в более узком температурном диапазоне и обеспечения дополнительной термозащиты и электрозащиты, а также экономии электроэнергии устройство может быть оснащено терморегулятором и выносным термодатчиком, соединенными в электрическую цепь с нагревательным элементом. Статический заряд, возникающий в результате воздействия ветра, пыли или снега на поверхности внешней оболочки термобокса отводится через проводник заземления за счет электропроводности оболочки.