СБОРНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Полезная модель относится к теплоизоляции трубопроводов различной формы и оборудования и может быть использована в различных отраслях промышленности: нефтехимии, машиностроении, радиохимии, на объектах атомной техники и т.д.
Известна сборная теплоизоляционная конструкция, выполненная в виде соединенных между собой замками секций, образующих между собой кожух в форме многогранника, с закрепленной на нем теплоизоляцией (см. а/с СССР №731168, кл F16L 53/00, публ. 1978 г.)
Эта конструкция не может обеспечить равномерный зазор между теплоизоляцией и трубопроводом, что нарушает равномерность теплового поля по всей конструкции. Для проведения контроля и диагностики трубопровода всю конструкцию необходимо снимать. Она плохо поддается дезактивации на объектах атомной техники, что необходимо для ее многократного использования.
Известна сборная теплоизоляционная конструкция, выполненная в виде охватывающих трубопровод соединенных между собой разъемных секций, образующих кожух в форме многогранника, секции состоят из внутренней и наружной оболочек с теплоизоляцией, а в плоскостях разъема секций установлены уплотнения, при этом наружная и внутренняя оболочки по торцам соединены между собой перемычками, выполненными в виде открытого профиля и имеющими контакт с установленными в торцах секций защитными экранами, а на внутренней оболочке установлены упоры, при этом защитные экраны выполнены перфорированными или в виде сетки, на внутренней и наружной оболочках выполнены дренажные отверстия, расположенные в зоне перемычек, на плоскостях разъема секций дополнительно установлены жесткие упоры, высота которых меньше толщины уплотнений, а в жестких упорах выполнены сквозные отверстия для гибких элементов крепления уплотнений, которые выполнены из
гигроскопического материала, при этом секции установлены со смещением относительно друг друга по длине трубы, количество граней кожуха выполнено кратное двум, а упоры выполнены с возможностью регулирования (см. пат. РФ №2229654, кл F16L 59/10, публ. 2004 г.)
Описанная выше конструкция по сравнению с предыдущей обеспечивает более равномерное тепловое поле в объеме всей конструкции за счет совокупности конструктивных признаков, описанных выше. Равномерный регулируемый зазор между трубопроводом и теплоизоляцией позволяет устанавливать ее на трубопроводы различных диаметров, устанавливать различную аппаратуру для проведения мониторинга состояния среды под изоляцией и за состоянием сварных швов. Эту конструкцию легко собрать и разобрать, что сокращает время пребывания обслуживающего персонала в активной (загрязненной) зоне. Секции в виде коробов при проведении плановопрофилактического ремонта легко заменить, а многогранность конструкции позволяет устанавливать как жесткую, так и мягкую теплоизоляцию. Конструкция легко дезактивируется.
Однако, данная конструкция не может полностью исключить деформацию от теплового воздействия на нее, так как с трубопроводом контактируют жесткие упоры, образующие тепловые мостики. Это приводит к деформации конструкции, которая может быть больше нормативной.
Известна также тепловая изоляция, представляющая собой комплект установленных на стяжных бандажах каркаса вдоль изолируемой поверхности и повторяющих ее профиль блочных элементов, каждый из которых содержит защитную металлическую оболочку, теплоизоляционный слой и средства своего закрепления, причем защитная оболочка выполнена в виде короба с крышкой, при этом ребра короба выполнены со скосом по периметру и снабжены фигурными скобками, с удлиненными опорными полками, при помощи которых скобы устанавливаются на скос ребер и закрепляются вдоль скоса с заданным шагом и вылетом полок, на днище короба
установлены с необходимой частотой отбортованные по внутреннему диаметру шайбы, на которых закреплены опорные штыри, против которых на крышке выполнены отбортованные отверстия, на стяжных бандажах каркаса расположены резьбовые гнезда, взаимодействующие при сборке изоляции со средствами закрепления блочных элементов, а в стыки образованные скосами ребер защитных оболочек каждой пары соседних блочных элементов, установлен теплоизоляционный шнур, удерживаемый в поджатом состоянии в стыке за счет сил упругости полок фигурных скоб, по шнуру под фигурные скобы установлены декоративные зигованные вдоль оси пластины, причем фигурные скобы с удлиненными опорными полками выполнены с отогнутой верхней полкой, расстояния от крайних фигурных скоб до углов короба на вертикальных и горизонтальных скосах его ребер выбраны из определенного соотношения, короб защитной металлической оболочки выполнен сборным и при изоляции поверхностей большого и среднего радиуса кривизны в поперечном сечении имеет форму трапеции, а опорные бандажи в месте соединения соседних блочных элементов вдоль образующей криволинейной поверхности содержат дополнительные монтажные планки с резьбовыми гнездами, а резьбовые гнезда на каркасе выполнены плавающими с возможностью заданного перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях в корпусе, при этом изоляция снабжена замыкающим компенсационным блочным элементом (см. патент РФ №2259510 кл F16L 59/10, публ. 2004 г.)
Описанная конструкция по сравнению с предыдущей обеспечивает тепловую изоляцию трубопроводов и оборудования с заданными температурными режимами на наружной стенке. Она обладает хорошим внешним видом и надежностью при эксплуатации. Полносборная конструкция тепловой изоляции гарантирует стойкость к вибродинамическим воздействиям, высокую сейсмостойкость, что особенно актуально для оборудования атомных станций, монтаж и демонтаж ее занимает меньше времени при
неоднократном использовании, что очень важно для выполнения работ в условиях радиации.
Однако и данная конструкция имеет свои недостатки. Прежде всего конструкция остается сложной, так как в нее входит большое количество сопрягаемых между собой деталей, на монтаж и демонтаж которых требуется много времени. Наличие плавающих гаек упрощает соединение их со штырями, но после затяжки гайки работают как единое целое с конструкцией и не могут плавать при вибрации и знакопеременных нагрузках. Сварка при монтаже приведет к деформации конструкции, а сварка в гермообъеме, где проводятся ремонтные работы, запрещена. Приварные гнезда требуют обязательного наличия бандажа для крепежа конструкции на оборудовании.
Фигурные скобы для закрепления шнура через два три загиба ломаются. Через имеющиеся штыри и трубчатые связки, с помощью которых конструкция контактирует с изолируемой поверхностью, образуются тепловые мостики, по которым тепло уходит наружу и в помещении гермообъема кроме радиации будет поддерживаться высокая температура.
Таким образом, задача создания быстроразъемной теплоизоляции многоразового использования, которая могла бы создать более комфортные условия для проведения персоналом работ по контролю, диагностике и ремонту, особенно в гермообъеме, остается актуальной и по сей день.
По своей сущности и техническому результату к заявляемому техническому решению наиболее близким является изобретение, описанное в патенте №2259510, кл F16L 59/10, публ. 2005 г., которое выбрано за прототип.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что предложена самокомпенсирующаяся конструкция, которая значительно уменьшает деформацию каркаса, так как элементы его крепления на изолируемой поверхности и упоры в нее выполнены саморегулируемыми, то есть конструкция практически освобождена от
знакопеременных вибраций и дополнительных тепловых циклических нагрузок, так как практически нет тепловых мостиков и создана атмосфера равномерного теплового поля. Кроме того предлагаемая конструкция значительно упрощена, более надежна и имеет увеличенный срок службы, она легко собирается и разбирается, так как каркас в виде «беличьего колеса» с защелками запорного типа между теплоизоляционными блоками, а также каркасом, входящим в конструкцию, обеспечивают это.
Указанный выше технический результат достигается за счет того, что в сборной теплоизоляционной конструкции, содержащей каркас с элементами его крепления на изолируемой поверхности, плавающие упоры, а также повторяющий профиль этой поверхности комплект теплоизоляционных блоков с элементами крепления их между собой и с каркасом, торцы каркаса выполнены в виде плоских колец связанных между собой тягами с возможностью встречного перемещения, каждое кольцо состоит из разъемно соединенных между собой рамок с перекладиной посередине, в которой выполнена направляющая для размещения тяги, при этом элементы крепления каркаса на изолируемой поверхности выполнены в виде Г-образных двуплечих рычагов и с возможностью заданного перемещения закреплены на осях между рамками плоского кольца, плавающие упоры выполнены в виде подпружиненных относительно изолируемой поверхности роликовых эксцентриков, аналогично закрепленных между рамками противоположного плоского кольца, а теплоизоляционные блоки размещены по периферии каждой рамки каркаса между плоскими кольцами и закреплены между собой и с рамками этих колец защелками запорного типа, при этом рамки плоских колец и перекладины выполнены из профильного металла и в каждой рамке закреплена металлическая сетка.
Выполнение каркаса в виде плоских колец связанных между собой тягами с возможностью встречного перемещения значительно упрощает конструкцию каркаса и делает ее более легкой и надежной, а выполнение колец из разъемно - соединенных между
собой рамок с перекладиной посередине с направляющей для размещения тяги позволяет эту конструкцию легко и быстро монтировать и демонтировать в затесненных условиях гермообъема, то есть делает конструкцию более мобильной, что очень важно при выполнении работ персоналом в условиях затесненности, повышенной температуры и радиации, кроме этого регулируемые тяги позволяют регулировать величину зазора между теплоизоляционными блоками и каркасом, что обеспечивает требуемую степень сжатия прокладок, которые закладываются в эти зазоры.
Выполнение элементов крепления каркаса на изолируемой поверхности в виде Г-образных двуплечих рычагов, которые закреплены с возможностью заданного перемещения на осях между рамками плоского кольца позволяет использовать их не только как элементы крепления на изолируемой поверхности каркаса с теплоизоляционными блоками, но и как компенсаторы дополнительных тепловых циклических нагрузок, так как практически точечный контакт между Г-образными рычагами элементов крепления и изолируемой поверхностью значительно уменьшает тепловые мостики, а следовательно и теплопередачу, создавая равномерное тепловое поле, а следовательно и отсутствие деформации конструкции.
Выполнение плавающих упоров в виде подпружиненных относительно изолируемой поверхности роликовых эксцентриков позволяет использовать их не только как упоры, повышающие надежность теплоизоляционной конструкции, но и как компенсаторы дополнительных тепловых циклических нагрузок, обеспечивая практически точечный контакт с изолируемой поверхностью и значительно уменьшая тепловые мостики, что способствует созданию равномерного теплового поля. Таким образом оригинальное выполнение элементов крепления и плавающих упоров, контактирующих с изолируемой поверхностью, обеспечивает стабильное положение теплоизоляционной конструкции относительно изолируемой поверхности в пространстве.
Размещение теплоизоляционных блоков по периферии каркаса и закрепление их между собой и с каркасом - рамками плоских колец защелками запорного типа позволяет легко и быстро снять любой теплоизоляционный блок, например для осуществления замены теплоэлектронагревательного элемента (тэна) в гермообъеме или проведения диагностики, а также ремонтных работ.
Выполнение рамок плоских колец из профильного металла позволяет фиксировать положение каждого теплоизоляционного блока в каркасе, особенно при размещении конструкции в вертикальном положении.
Закрепление в каждой рамке металлической сетки способствует снижению теплопередачи в помещение гермообъема, а также служит местом для размещения теплоизоляционных блоков.
Признаки, приведенные в формуле изобретения, являются необходимыми и достаточными для достижения указанного технического результата, то есть являются существенными.
Предложенное решение не известно из доступных источников информации, явным образом не следует из уровня техники.
Сущность заявленного технического решения поясняется графическими изображениями.
На фиг.1 показана в разрезе предлагаемая сборная теплоизоляционная конструкция закрепленная на изолируемой поверхности оборудования.
На фиг.2 показан вид А сверху предлагаемой сборной теплоизоляционной конструкции, закрепленной на изолируемой поверхности оборудования.
На фиг.3 показана конструкция рамки из профильного металла с перекладиной посередине и металлической сеткой, в которой выполнена направляющая для размещения тяги.
На фиг.4 показана схема размещения тяг в верхнем плоском кольце каркаса предлагаемой сборной теплоизоляционной конструкции.
На фиг.5 показано сечение Б-Б фиг.1 каркаса сборной теплоизоляционной конструкции, закрепленной на изолируемой поверхности оборудования.
На фиг.6 показан Г-образный элемент крепления каркаса на изолируемой поверхности оборудования.
На фиг.7 показан плавающий упор в изолируемую поверхность оборудования в виде роликового эксцентрика.
На фиг 8 показана схема размещения теплоизолирующих блоков относительно тэнов и защелок запорного типа, которые крепят эти блоки между собой и с каркасом.
На фиг.9 показана схема контакта элементов крепления, плавающих упоров с изолируемой поверхностью изделия, а также защелок запорного типа в виде фигурных шпингалетов теплоизоляционных блоков с каркасом конструкции.
Сборная теплоизоляционная конструкция содержит каркас 1, торцы которого выполнены в виде плоских колец 2, 3 (см. фиг.1), каждое из которых состоит из разъемно с помощью болтов соединительных между собой рамок 4 в верхнем торце и 5 (см. фиг.2, 3) в нижнем торце соответственно с перекладинами 6, 7 в каждой рамке посередине. Каждая из рамок 4, 5 и перекладин 6, 7 выполнены из профильного металла и в каждой рамке 4, 5 закреплена металлическая сетка (см. фиг.2, фиг.3). В каждой перекладине 6, каждой рамки 4, 5 выполнено отверстие 8 (см. фиг.3), через которое в плоском кольце 2 верхнего торца пропущена тяга 9 (см. фиг.1, 4, 5), которая с помощью рукоятки 10 противоположным концом с резьбой 11 поворотно заделана в гайке 12 с ответной резьбой, которая закреплена в каждой перекладине 7 рамки 5 плоского кольца 3 нижнего торца каркаса 1 (см. фиг.1, 5). К стыкуемым между собой сторонам рамок 4, 5 жестко прикреплены соответственно щеки 13, 14 с отверстиями, в которых закреплены оси 15 со стороны верхнего торца 2 каркаса 1 и оси 16 со стороны нижнего торца 3 (см. фиг.6, 7).
На осях 15 верхнего торца размещены Г-образные двуплечие рычаги 17 (см. фиг.6) (элементы крепления каркаса 1 на оборудовании 18), овальное отверстия 19 в углу которых обеспечивают им заданное перемещение. На осях 16 нижнего торца 3 каркаса 1 (см. фиг.7) размещены плавающие упоры в виде подпружиненных плоскими пружинами 20 относительно изолируемой поверхности оборудования 18 роликовых эксцентриков 21, поворотных вокруг оси 16.
По периферии плоского кольца 3 нижнего торца на каждой рамке 7 установлены теплоизоляционные блоки 22, которые с помощью защелок 23 и 24 запорного типа соответственно прикреплены к плоским кольцам 2, 3, а с помощью защелки 25 запорного типа соединены между собой (см. фиг.8).
Сборная теплоизоляционная конструкция работает следующим образом: вначале все Г-образные двуплечие рычаги 17 собирают на трос, (на фиг. не показано), продевая его через овальные отверстия 19, выполненные в каждом рычаге 17 - элементе крепления. Свободные концы троса соединяют между собой. Сборку каркаса 1, начинают со сборки верхнего плоского кольца 2. Для этого все рамки 4 с помощью болтов (на фиг. не показано) собирают попарно щекой 13 одной рамки 4 к щеке 13 другой рамке 4, образуя между ними зазор (на фиг. не показано), в который вставляют Г-образный двуплечий рычаг 17 и через отверстие 19 в нем и отверстия в щеках 13 (на фиг. не показано) пропускают ось 15, фиксируя ее так, что рычаг 17 может свободно поворачиваться вокруг последней.
Далее каждую пару рамок 4 с рычагом 17 надевают на верхний торец оборудования 18 и уже пары соединяют между собой, закрепляя тем же образом между ними рычаги 17. Так образуется плоское кольцо 2, которое держится на верхнем торце оборудования 18 с помощью элементов крепления в виде Г-образных рычагов 17, имеющих возможность заданного перемещения вокруг оси 15. Далее аналогично на этой же подставке собирают нижнее плоское кольцо 3, для чего соединяют с помощью болтов между собой рамки 5 со
щеками 14, между которыми на осях 16 поворотно крепят роликовые эксцентрики 21 с пружинами 20 на их рабочих поверхностях. После сборки нижнего плоского кольца 3 через каждое отверстие 8, выполненное в каждой перекладине 6 рамки 4, пропускают каждую тягу 9 и поворачивая ее рукояткой 10 фиксируют положение тяги 9, пропустив через резьбу 11 в гайке 12, закрепленной в каждой перекладине 7 каждой рамки 5.
Далее определяют требуемое положение нижнего 3 и верхнего 2 плоских колец относительно друг друга и с помощью рукояток 10 нижнее плоское кольцо 3 подтягивают к верхнему плоскому кольцу 2 на требуемое расстояние. Таким образом каркас 1 в виде «беличьего колеса» собран и надет на оборудование 18 с термоэлектрическими нагревательными элементами - тэнами 26. Далее по периметру нижнего плоского кольца 3 в каждую рамку 5 на металлическую сетку (см. фиг.2, 3) устанавливают теплоизоляционный блок 22 и защелкой запорного типа 23 и 24 крепят его соответственно к верхнему и нижнему плоским кольцам 2, 3 и между собой защелками 25.
Таким образом теплоизоляционная конструкция собрана и надета на оборудование 18. В процессе работы оборудования его поверхности нагреваются до 350С, в результате чего начинаются подвижки каркаса 1 вдоль вертикали и по радиусу, при этом двуплечие Г-образные рычаги 17 (элементы крепления) остаются в одном и том же положении, так как благодаря овальным отверстиям 19 в угловой части Г-образных рычагов 17 они совершают заданное перемещение вокруг осей 16, сохраняя стабильность положения каркаса 1, а следовательно и теплоизоляционных блоков 22 относительно изолируемой поверхности, этому же способствуют и плавающие упоры в виде поворотных роликовых эксцентриков 21 плоского кольца 3 нижнего торца, поскольку благодаря пружине 20 они находятся в постоянном контакте с изолируемой поверхностью. Пружина 20 под действием изменения температуры то выпрямляется, то изгибается и поворачивает роликовые эксцентрики 21 то меньшим, то большим радиусом к изолируемой поверхности и таким образом стабилизирует положение каркаса в пространстве.
В настоящее время изготовлен и испытан опытный образец предлагаемой конструкции. Испытания изделия на АЭС показали, что использование данной полезной модели обеспечивает равномерное тепловое поле в объеме всей конструкции, так как между изделием и каркасом практически нет тепловых мостиков, что достигается совокупностью конструктивных признаков, в частности, практически точечных контактов между элементами крепления в виде поворотных Г-образных рычагов с овальными отверстиями и плоскими пружинами роликовых эксцентриков (плавающих упоров), которые обеспечивают каркасу типа «беличьего колеса» заданное перемещение относительно изолируемой поверхности, создавая таким образом стабильное положение теплоизоляционных блоков относительно этой поверхности.
Таким образом по сравнению с прототипом создана самокомпенсирующаяся сборная теплоизоляционная конструкция со значительно увеличенным ресурсом работы. Конструкция хорошо поддается дезактивации. Она мобильна, легко монтируется и демонтируется.
Поскольку торцы ее собираются из комплекта рамок, предложенную конструкцию в зависимости от затесненности помещения можно секционно собирать вне этого помещения, а затем окончательно собирать в нем. Если нет условий затесненности, то ее плоские кольца могут быть выполнены из колец или полуколец профильного металла с поперечными перекладинами под тяги, размещенными на заданном расстоянии друг от друга по окружности.
Предложенная конструкция сама компенсирует температурные подвижки каркаса и, как результат, занимает стабильное положение в пространстве относительно изолируемой поверхности, так как практически не деформируется. Это приводит к тому, что, в случае необходимости, любой их теплоизоляционных блоков легко вмонтировать и демонтировать из «беличьего колеса», что очень важно при выполнении работ в условиях радиации. Кроме того, данная конструкция по сравнению с прототипом значительно
снижает температуру в гермообъеме, что создает более комфортные условия для персонала.
В предложенной конструкции нет сложных для изготовления и дорогих деталей, она значительно легче конструкции, описанной в прототипе, и более надежна.
Таким образом, предложенная конструкция, обеспечивает высокое качество работы, создает комфортные условия для обслуживающего персонала. По сравнению с прототипом значительно снижена себестоимость ее изготовления.
Заявителю не известна аналогичная конструкция, которая при использовании обеспечивает указанный выше технический результат.
Из вышесказанного следует, что заявленная полезная модель направлена на решение поставленной задачи и при этом соответствует требованиям охраноспособности по действующему законодательству.