Композиционное теплоизоляционное изделие

Техническое решение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам, служащим для теплоизоляции трубопроводов, преимущественно на трубопроводах с температурой, протекающих в них сред, свыше 200 градусов Цельсия.
Известна теплоизоляция с оболочкой, представляющая собой теплоизоляцию, выполненную из теплоизоляционного материала и имеющую продольные прорези, отходящие от поверхности, обращенной к трубопроводу, и частично разделяющие теплоизоляцию на секторы, а также оболочку. Оболочка соединена с теплоизоляцией, причем на торцах оболочки выполнены выступы и впадины для размещения соответствующего выступа или впадины смежного с ним элемента с ответными частями, также на торцах теплоизоляции могут быть выполнены выступы и впадины для размещения соответствующего выступа или впадины смежного с ним элемента с ответными частями, а на боковых сторонах оболочки выполнены элементы для крепления (RU 123491 U1, F16L 59/00, 27.12.2012).
3
Известен утеплитель труб, содержащий теплоизоляционный слой и защитную оболочку, причем он выполнен в виде полуцилиндрического модуля, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру изолируемой трубы, противоположные поверхности торцов полуцилиндра, снабжены замковыми элементами типа шип-паз, 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).
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, F16L 59/00, 10.04.2010).
Основным, выявленным в процессе эксплуатации, недостатком технического решения, описанного в наиболее близком аналоге, является уплотнение вследствие смятия (деформации сжатия) теплоизоляционного податливого сжимаемого слоя из муллитокремнеземистого волокна при монтаже, а также под весом верхнего теплоизоляционного слоя. При значительных деформациях толщина слоя из муллито-кремнеземистого 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 обеспечение сохранности теплоизоляционных свойств изделия при монтаже и эксплуатации, за счет обеспечения заданных толщин теплоизоляционных вставок из податливого сжимаемого жаропрочного материала.
Технический результат достигается за счет того что, композиционное теплоизоляционное изделие имеет основу в виде криволинейной оболочки из минераловатного материала, усиленной опорными элементами, расположенными внутри оболочки, соединенные с ней и выполненные из материала, имеющего большую жесткость по сравнению с материалом оболочки, при этом с внутренней стороны оболочки размещены теплоизоляционные вставки, выполненные из податливого сжимаемого материала, имеющего меньшую жесткость, чем у минераловатного материала, при этом упомянутые теплоизоляционные вставки соединены с оболочкой, причем опорные элементы и теплоизоляционные вставки выполнены из жаропрочных материалов, предпочтительно, из муллитокремнеземестых материалов.
Опорные элементы и теплоизоляционные вставки выполнены из муллитокремнеземестых материалов имеющих разную плотность.
3
3
Опорные элементы изготовлены из муллитокремнеземистого материала плотностью свыше 150 кг/м, при этом плотность теплоизоляционной вставки составляет от 50 до 150 кг/м.
Оболочка представляет собой незамкнутую протяженную жесткую или полужесткую объемную теплоизоляционную толстостенную оболочку, выполненную из минеральной ваты, предпочтительно с применением скрепляющей отвержденной смолы, при этом геометрическая форма оболочки представляет цилиндрическую или близкую к цилиндрической форму, выполненную в виде части полого цилиндра, при этом оболочка имеет продольный выступ, выполненный на ее продольной плоской стороне по всей ее длине, при этом на другой продольной плоской стороне оболочки выполнена продольно расположенная впадина.
Композиционное теплоизоляционное изделие содержит несколько опорных элементов, расположенных поперек оболочки и разнесенных по ее длине, при этом между смежными опорными элементами расположены вставки, которые выполнены из гибких матов неразъемно соединенных с оболочкой, предпочтительно посредством дискретных клеевых соединений, либо соединений другого типа, например, скоб или иных крепежных элементов, при этом, предпочтительно, что вставки неразъемно соединены с опорными элементами посредством аналогичных, описанным выше, соединений.
Торцы оболочки выполнены с возможностью стыковки с оболочками аналогичных конструкций для чего на торцах выполнены уступы, либо выступы или впадины.
Теплоизоляционные вставки смещены относительно оболочки, таким образом, что с одного торца оболочки имеется участок свободный от теплоизоляционной вставки, при этом с другой стороны оболочки имеется выпуск теплоизоляционной вставки, выступающий за пределы оболочки.
Теплоизоляционная вставка или вставки, выполнены из теплостойкого или жаростойкого, предпочтительно, волокнистого материала, способного выдерживать воздействие температур свыше 200°С, преимущественно, из муллитокремнеземистого войлока или фетра, либо муллитокремнеземистой ваты, либо из иглопробивного муллитокремнеземистого мата.
Теплоизоляционная вставка или вставки, выступают над опорными элементами на величину не более чем одна четвертая от толщины опорного элемента.
Опорные 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 смонтированные на трубе теплоизоляционные оболочки (разрез по продольной оси изделия);
на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2 (разрез в месте теплоизоляционной вставки);
на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2.
Композиционное теплоизоляционное изделие имеет основу в виде криволинейной оболочки 1 из минераловатного материала, усиленной опорными элементами 2, расположенным внутри оболочки.
Изделие имеет несколько (по меньшей мере, два) опорных элементов 2 (фиг. 1), расположенных по длине оболочки 1 поперек ее продольной оси, что помимо заявленного технического результата обеспечивает также удобство монтажа, а также придает дополнительную жесткость всему изделию.
Далее в качестве примера описано изделие с опорными элементами, изображенное на фиг. 1. Изделие с опорными элементами полностью аналогично по своему устройству, за исключением количества опорных элементов.
Каждый элемент соединен с оболочкой 1 и выполнено из материала, имеющего большую жесткость по сравнению с материалом оболочки 1.
При этом с внутренней стороны оболочки размещены теплоизоляционные вставки 3, соединенные с оболочкой 1.
Теплоизоляционные вставки 3 выполнены из податливого сжимаемого материала, имеющего меньшую жесткость, чем у минераловатного материала.
Опорные элементы и теплоизоляционные вставки выполнены из жаропрочных материалов, предпочтительно, из муллитокремнеземестых материалов, имеющих разную плотность.
3
3
Опорные элементы изготовлены из муллитокремнеземистого материала плотностью свыше 150 кг/м, при этом плотность теплоизоляционной вставки составляет от 50 до 150 кг/м.
Оболочка 1 представляет собой незамкнутую протяженную жесткую или полужесткую объемную теплоизоляционную толстостенную оболочку, выполненную из минеральной ваты, предпочтительно с применением скрепляющей отвержденной смолы.
Геометрическая форма оболочки 1 представляет цилиндрическую или близкую к цилиндрической форму, выполненную в виде части полого цилиндра.
Оболочка 1 имеет продольный выступ 4, выполненный на ее продольной плоской стороне 5 по всей ее длине, при этом на другой продольной плоской стороне 6 оболочки 1 выполнена продольно расположенная впадина 7 (фиг. 1) для стыковки с оболочками аналогичной конструкции для образования замкнутой оболочки вокруг трубопровода (фиг. 2-4).
Как было упомянуто выше, опорные элементы 2, расположены поперек оболочки и разнесены по ее длине, при этом между смежными опорными элементами расположены вставки 3, которые выполнены из гибких матов, неразъемно соединенных с оболочкой 1.
Гибкие маты соединены с оболочкой 1, предпочтительно, посредством дискретных клеевых соединений, либо соединений другого типа, например, скоб или иных крепежных элементов (на чертежах условно не показаны).
При этом, предпочтительно, что вставки 3 неразъемно соединены с опорными элементами посредством аналогичных, описанным выше, соединений.
Предпочтительно, что торцы оболочки 1 выполнены с возможностью стыковки с оболочками аналогичных конструкций, для чего на торцах выполнены уступы 8, либо выступы или впадины (на чертежах условно не показаны).
Теплоизоляционные вставки 3 продольно смещены относительно оболочки, таким образом, что с одного торца оболочки имеется участок свободный 10 от теплоизоляционной вставки, при этом с другой стороны оболочки имеется выпуск 11 теплоизоляционной вставки 3, выступающий за пределы оболочки. Аналогичным образом, могут быть смещены поперек оболочки вставки 3 с образованием свободных участков и выпусков (фиг 3). Также поперек оболочки, поворотом вокруг ее продольной оси, могут быть смещены и опорные элементы 2 (фиг. 4), которые выполнены дугообразными, при этом их концы могут иметь выступы 12 и прорези 13 для образования замковых соединений.
Упомянутые средства соединения и смещения выполняются с целью образования «тепловых замков» - взаимного перекрытия торцов смежных состыкованных на трубопроводе 14 изделий для эффективного устранения утечек тепла.
Теплоизоляционные вставки, выполнены из теплостойкого или жаростойкого, предпочтительно, волокнистого материала, способного выдерживать воздействие температур свыше 200°С, преимущественно из муллитокремнеземистого войлока или фетра, либо муллитокремнеземистой ваты, либо из иглопробивного муллитокремнеземистого мата.
Опорные элементы 2 изготовлены из муллитокремнеземистого картона или из муллитокремнеземистой плиты.
Опорные элементы 2 обеспечивают постоянство геометрических размеров теплоизоляционных вставок 3, предотвращая их проминание и провисание.
Теплоизоляционные вставки 3 могут немного выступать над опорными элементами на величину не более чем одна четвертая от толщины (высоты) опорного элемента (на чертежах условно не показано). В том случае обеспечивается их контролируемое сжатие до уровня опорных колец без потери их теплоизоляционных свойств и их плотное прилегание к трубопроводу 14.
Использование жаростойких муллитокремнеземистых материалов обеспечивает удлиненный срок эксплуатации (долговечность) изделия при применении на высоких температурах по сравнению с обычными изделиями из каменной ваты.
По сравнению с наиболее близким аналогом, обеспечивается также простота монтажа и демонтажа и возможность применения облегченного материала для устройства высокотемпературного внутреннего слоя.