КОЖУХ С ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВОМ ДЛЯ ТРУБ

Полезная модель относится к области строительства обогреваемых трубопроводов, патрубков подачи топлива и смазки, трубчатых транспортировочных систем.
Из существующего уровня техники известны трубопроводы, снабженные электроподогревом.
Например, из патента РФ на полезную модель №93130, (МПК F16L 53/00, опубл. 20.04.2010) известен обогреваемый трубопровод, содержащий обогреваемый технологический трубопровод и проложенную совместно с ним нагревательную трубку, выполненную из ферромагнитного материала, с токовым проводником, подключенным одним концом к источнику переменного тока, при этом трубопровод снабжен дополнительной нагревательной трубкой из ферромагнитного материала, образующей пару с первоначальной ферромагнитной нагревательной трубкой, а токовый проводник протянут через дополнительную нагревательную трубку, при этом к источнику переменного тока подключены оба конца токового проводника.
Из патента РФ на полезную модель №55082 (МПК F16L 53/00, опубл. 27.07.2006) известен трубопровод, состоящий из термопластичных труб с теплоизоляцией и проложенным вдоль труб электрической кабелем, при этом электрический кабель пропущен через нагревательные трубки из магнитного материала, расположенные на внешней поверхности полиэтиленовых труб.
Из патента РФ на полезную модель №143273 (МПК F16L 53/00, опубл. 20.07.2014) известен обогреваемый трубопровод, содержащий технологический трубопровод из пластиковых труб и проложенные совместно с ним нагревательные трубки, при этом трубы, из которых собран трубопровод, выполнены с продольными выемками, в которые на этапе изготовления труб уложены нагревательные трубки.
Основным недостатком известных конструкций электроподогрева труб является неравномерность распределения температурного поля на поверхности изделий из труб. Кроме того, при нарушении целостности нагревательных трубок, которые наиболее подвержены воздействию внешних разрушающих нагрузок, обрывается цепь обратного тока. Соответственно, электрообогрев прекращается, а продукт, транспортируемый по трубопроводу, может застыть, что приводит к сложным восстановительным работам.
Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении равномерности нагрева труб и одновременном обеспечении улучшенных характеристик эксплуатационной надежности.
Дополнительным техническим результатом является снижение затрат на производство кожухов с электроподогревом для труб.
Указанный результат достигается тем, что кожух с электроподогревом для труб выполнен в виде нитевидного тела трубчатой формы, образованного переплетенными в противоположных спиральных направлениях массивом из нитей армирующей основы из диэлектрического материала и по меньшей нескольких нагревательных нитей, образующих оплетку, сформированную в первом спиральном направлении, а также массивом из упомянутых нитей армирующей основы и двух электропроводящих нитей - электродов, образующих оплетку, сформированную во втором спиральном направлении с возможностью подключения к источнику электропитания, при этом нагревательные нити оплетки, сформированные в первом спиральном направлении, разнесены между собой нитями армирующей основы таким образом, что витки нагревательных нитей расположены на одинаковом удалении друг от друга по всей длине нитевидного тела, при этом электропроводящие нити разнесены между собой нитями армирующей основы таким образом, что виток первой электропроводящей нити расположен на одинаковом удалении от соседнего витка второй электропроводящей нити по всей длине нитевидного тела.
При этом предпочтительно электропроводящие нити выполнять в виде мишурной проволоки, например, медной, посеребренной, позолоченной или луженой, накрученной в виде спирали на тонкую полимерную нить. Такие электропроводящие нити обладают высокой механической гибкостью и хорошей электропроводностью, что в целом обеспечивает повышение равномерности нагрева труб и улучшенные характеристики эксплуатационной надежности.
Нити армирующей основы могут быть выполнены в виде волокон из такого текстильного материала, как полиэстер, полиамид, арамид или Dyneema. Данные материалы обладают хорошими диэлектрическими свойствами, теплопроводностью, а также стойкостью к высоким температурам, что дополнительно обеспечивает равномерность нагрева труб и повышает эксплуатационную надежность.
При этом угол спирального наложения нитей оплеток целесообразно выбрать 25-60°. Такое положение нитей в оплетках обеспечивает максимальную плотность участков электроподогрева, что способствует равномерному распределению температурного поля по всему периметру оплетки и поверхности трубы.
Согласно частным вариантам выполнения конструкции кожуха, оплетки могут быть покрыты дополнительно слоем высокотемпературной теплоизоляции, например, из стеклопластика, выполняющей также функцию дополнительного армирования и защиты от воздействия внешних разрушающих нагрузок, либо могут быть пропитаны полимерным связующим с гидроизоляционным слоем.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на Фиг. 1 показан схематичный вид кожуха.
Кожух с электроподогревом представляет собой нитевидное тело трубчатой формы (плетенку), навитое на трубу (1). Кожух состоит из переплетенных в противоположных спиральных направлениях нитевых оплеток, одна из которых сформирована из нитей армирующей основы (2) и нагревательных нитей (3), а другая - из нитей армирующей основы (2) и электропроводящих нитей (4), (5), образующих электроды, где нить (4) является анодом, а нить (5) - катодом, которые подключены своими концами к источнику электропитания (на Фиг. не показан).
Изготавливают кожух следующим образом.
Сначала осуществляется намотка нитей на коклюшки оплеточной машины (на Фиг. не показана). Количество коклюшек, укрепленных в равностоящих интервалах на кольцевых поясах переднего и заднего дисков оплетчика, соответствует количеству нитей, образующих оплетки. Нити (2), (3) для оплетки, формируемой в одном спиральном направлении (например, согласно Фиг. 1 против часовой стрелки), наматываются на коклюшки, укрепленные на кольцевом поясе переднего диска оплетчика. Нити (2), (4), (5) для оплетки, формируемой в противоположном спиральном направлении (например, согласно Фиг. 1 по часовой стрелке) наматываются, соответственно, на коклюшки, укрепленные на кольцевом поясе заднего диска оплетчика. Причем при количестве нитей в каждой оплетке, например 20 штук, с целью обеспечения необходимого шага укладки нитей, обеспечивающего расположение витков нитей (3), а также чередующихся витков электропроводящих нитей (4), (5) на одинаковом удалении, нити (2), (3) на коклюшках переднего диска оплетчика целесообразно расположить в порядке укладки с чередованием 4 нити (2) - 1 нить (3) - 4 нити (2) - 1 нить (3) - 4 нити (2) - 1 нить (3) - 4 нити (2) -1 нить (3), а нити (2), (4), (5) - на коклюшках заднего диска оплетчика с чередованием 9 нитей (2) - 1 нить (4) - 9 нитей (2) -1 нить (5). В процессе изготовления кожуха нити (2), (3) оплетки через направляющее кольцо оплеточной машины накладываются с натяжением на поверхность трубы по спирали и переплетаются с нитями (2), (4), (5) оплетки, формируемой в противоположном направлении.
Устройство кожуха работает следующим образом.
После подключения кожуха с электроподогревом к источнику электропитания концами электропроводящих нитей (4), (5), по ним через нагревательные нити (3) в местах перекрещивания нитей (4), (5) с нитями (3) начинает течь электрический ток от положительного анода к отрицательному катоду. При протекании электрического тока по нитям (3) они нагреваются. Тепловая энергия, излучаемая нагретыми нитями (3), идет на подогрев трубы.
При этом благодаря указанному конструктивному выполнению нагревательных нитей (3) между нитями (4), (5), представляющими собой две полосы электродов, обеспечивается равномерное распределение температурного поля на поверхности изделий из труб по всему периметру кожуха.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает повышение равномерности нагрева труб по сравнению с известными аналогами, при этом кожух способен работать на электроподогрев трубы даже при частичном разрыве нагревательных нитей, т.е. повышается эксплуатационная надежность элементов электроподогрева.
При этом конструктивное выполнение кожуха позволяет в то же время добиться экономии материала и, соответственно, снижения массы готовых изделий, упрощая тем самым конструкцию и снижая трудозатраты при монтаже трубопроводов.
Кроме того, предложенное техническое решение предполагает использование при производстве кожуха известной технологии по производству оплеток с помощью брейдинговой машины, без внесения конструктивных изменений, когда в одной операции создается армирующий слой и нагревательный, что снижает затраты на производство продукции и, соответственно, себестоимость конечного изделия.