БЫСТРОСЪЁМНАЯ ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ

Полезная модель относится к области теплоизоляции трубопроводов и оборудования и может быть использована в теплоэнергетике, атомной промышленности, нефтегазохимической промышленности (перегонка и хранение), машиностроении и др. отраслях. Быстросъемная тепловая изоляция применяется на вертикально и горизонтально ориентированном оборудовании, имеющем любую конфигурацию.
Основными требованиями, предъявляемыми к быстросъемной тепловой изоляции, являются: снижение тепловых потерь на трубопроводах и других видах теплоносителей; отсутствие мелких фракций быстросъемной тепловой изоляции при механическом разрушении в результате аварии; повышение эксплуатационной надежности быстросъемной тепловой изоляции в процессе эксплуатации; снижение времени на проведение монтажа и демонтажа быстросъемной тепловой изоляции при проведении контрольных и ремонтных работ на объектах; повторное использование после неограниченного количества процедур монтажа и демонтажа быстросъемной тепловой изоляции; устойчивость быстросъемной тепловой изоляции к сейсмическим и вибрационным нагрузкам; продление срока службы трубопровода за счет снижения веса быстросъемной тепловой изоляции; увеличение диапазона эксплуатационных температур; предотвращение попадания взвешенных частиц в атмосферу и отсутствие вредных для здоровья человека химических веществ.
Известен ряд технических решений, созданных в ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС», по усовершенствованию блочной съемной теплоизоляции оборудования АЭС (RU, 2298131, F16L 59/00; RU, 51166, F16L 59/00; RU, 52971, F16L 59/00 и др.), в которых теплоизоляционные блоки крепятся на каркас. Для крепления используют резьбовые пары. В некоторых конструкциях соединения сварные, что делает данную конструкцию неразборной в процессе эксплуатации и, соответственно, неприемлемой к оборудованию АЭС, требующего периодического контроля наружной поверхности корпусов и располагающихся на них сварных соединений.
Известно сборно-разборное теплогидроизоляционное покрытие трубопровода по патенту на полезную модель (RU, 82811, F16L 59/00), патентообладатель - ООО «Группа компаний Сибирский ориентир», включающее снабженные защитным покровным слоем композитные скорлупы, установленные по длине трубопровода и скрепленные бандажами, скорлупы выполнены в виде полуцилиндров и снабжены по всему контуру элементами тепловых замковых соединений типа выступ-впадина, с помощью которых скорлупы сшиты по периметру и в длину, а поперечные швы защищены герметиками, согласно полезной модели, оно дополнительно содержит защитные козырьки, перекрывающие продольные соединительные швы, подверженные попаданию влаги в полость скорлуп, при этом защитный козырек выполнен в виде полосы с верхним и нижним отгибами, верхний из которых установлен внутри верхнего полуцилиндра, в прорези, выполненной в его наружном теплоизоляционном слое, со стороны расположения замковой впадины.
Известна блочная съемная тепловая изоляция (RU, 55083, F16L 59/00), состоящая из теплоизоляционных блоков, установленных рядами, выполненных в виде сварных коробов, заполненных теплоизоляционным материалом, скрепленных между собой быстрозажимными замками и установленная непосредственно на корпусе вертикально ориентированного оборудования, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один ряд теплоизоляционных блоков установлен на, по крайней мере, один опорный элемент, выполненный в виде полосы, повторяющей внешний рельеф оборудования, закрепленный на корпусе оборудования с помощью крепежа, причем на опорном элементе жестко закреплены уголки, равномерно расположенные по длине полосы, в количестве, равном, по крайней мере, количеству теплоизоляционных блоков в ряду, причем, каждый уголок дополнительно укреплен косынкой, расположенной по продольной оси симметрии уголка.
Известна теплоизоляция энергетического оборудования (RU, 2241898, F16L 59/00, патентообладатель - ФГУП «Опытное конструкторское бюро «ГИДРОПРЕСС», включающая теплоизоляционные блоки и каркас, состоящий из бандажей и стяжек, отличающаяся тем, что теплоизоляционные блоки размещены непосредственно на корпусе энергетического оборудования, а бандажи и стяжки размещены на внешней стороне теплоизоляционных блоков, причем бандажи соединены с блоками с помощью резьбовых соединений, а стяжки жестко соединены с бандажами.
Недостатками этого технического решения являются следующие: трудоемкость в изготовлении; каждый элемент (БСТИ) является уникальным и не подлежит взаимозаменяемости; в вертикальном исполнении требует дополнительного изготовления несущего каркаса; наличие участков с повышенными тепловыми потерями ("тепловые мосты") в местах соединения блоков теплоизоляции; возможность использования теплоизоляции только на вертикальных поверхностях цилиндрической формы; увеличенные нагрузки на объект за счет большого веса блочной теплоизоляции.
За прототип принята быстросъемная тепловая изоляция (RU, 2229654 С2, F16L 59/10, публ. 27.05.2004), представляющая сборную конструкцию из блочных элементов в виде коробов, скрепленных замками-защелками. Между наружным и внутренним металлическими кожухами короба размещена мягкая теплоизоляция. Между внутренним кожухом и теплоизолируемым объектом имеется зазор, равномерность которого поддерживается за счет регулируемых упоров.
Недостатком является наличие участков с повышенными тепловыми потерями ("тепловые мосты") в местах соединения блоков теплоизоляции; ограниченный диапазон эксплуатационных температур от 0°С до +550°С, недостаточная защита от влаги.
В представленных в описании аналогах и прототипе все материалы конструкций плотно соприкасаются друг с другом посредством металла. За счет этого образуются "тепловые мосты". Неизбежно возникают теплопотери в местах стыков коробов, которые являются основной проблемой прототипа и существующих аналогов.
Техническим результатом полезной модели является снижение теплопотерь, расширение диапазона эксплуатационных температур быстросъемной тепловой изоляции.
Кроме того, - обеспечение стойкости к сейсмическим и вибродинамическим воздействиям, сокращение времени монтажа и демонтажа, многократное использование, увеличение срока службы.
Задачей полезной модели является создание быстросъемной двухуровневой тепловой изоляции, монтируемой на вертикальные, горизонтальные поверхности любой конфигурации, обладающей минимальными тепловыми потерями и диапазоном эксплуатационных температур от -120°С до +1200°С.
Заявленный технический результат достигается тем, что в быстросъемной тепловой изоляции (БТИ), представляющей собой сборную конструкцию из блочных элементов, выполненных в виде охватывающих изолируемый объект коробов, содержащих наружный и внутренний металлические кожухи, между которыми размещен теплоизоляционный слой, и скрепленных между собой при помощи регулируемых замков-защелок. Короба соединены торцами. Между внутренним кожухом коробов и теплоизолируемым объектом выполнен зазор, равномерность которого поддерживается за счет пластинчатых пружин, расположенных на внутренней поверхности внутреннего кожуха в количестве и последовательности, определяемыми исходя из размера объекта.
Суть заявляемого решения в том, что короба имеют форму, повторяющую конфигурацию теплоизолируемого объекта; на стыке торцов коробов за счет внутренних загибов кожухов и адгезии теплоизолятора и материала кожухов образуется теплоизоляционный слой по всей протяженности теплоизолируемого объекта;
верхний наружный металлический кожух выступает за торец верхнего короба в виде припуска с образованием козырька, обеспечивающего защиту внутреннего содержимого коробов;
теплоизоляционный слой выполнен из жидкого стекла, но возможно применение каменной и минеральной ваты, пеностекла;
в качестве замков-защелок использованы замки-защелки в антивандальном исполнении.
Края части торцов внутреннего кожуха коробов, согласно предлагаемой полезной модели, имеют внутренний загиб, края части торцов внешнего кожуха коробов также имеют внутренний загиб, при заполнении короба теплоизоляционным материалом кожухи не соприкасаются между собой, теплоизоляционный материал во время заполнения вступает в адгезию с материалом кожуха, в результате чего образуется прослойка теплоизоляционного слоя на стыке коробов. Таким образом, кожух с наполнителем образуют теплоизоляционный слой по всей протяженности изолируемого объекта.
Наружная оболочка верхнего короба выполнена с припуском, образующим козырек для обеспечения защиты от внешних неблагоприятных факторов.
В представленных в описании аналогах и прототипе все материалы конструкций плотно соприкасаются друг с другом посредством металла. За счет этого образуются "тепловые мосты". В предлагаемой полезной модели за счет образования непрерывного теплоизоляционного слоя нейтрализуются теплопотери в местах стыков коробов, которые являются основной проблемой прототипа и существующих аналогов.
Согласно предлагаемой полезной модели, на внутренней поверхности внутреннего кожуха коробов установлены пластинчатые пружины, выполненные из стали 65Г ГОСТ14959-79. Каждая пружина закреплена на кожухе посредством клепки или сварки, расстояние и количество пружин на одном коробе определяется исходя из размера объекта.
Предлагаемая полезная модель отличается наличием пружин, закрепленных на внутреннем кожухе коробов, образующих дополнительный уровень теплоизоляции. Таким образом, изоляция получается 2-х уровневая: воздушная прослойка между теплоизолируемым объектом и коробами, равная высоте пружины, и теплоизоляционный слой. Такая система обеспечивает температуру эксплуатации от -120°С до +1200°С. Кроме того, такое исполнение конструкции увеличивает ее сейсмо- и виброустойчивость.
Наличие металлических козырьков на торцах верхних коробов обеспечивает защиту теплоизоляции от неблагоприятных внешних факторов (влага, пыль, грязь и тому подобное), тем самым повышая надежность изоляции.
Использование в конструкции теплоизоляции быстросъемных коробов, удобных в эксплуатации замков и новых теплоизоляционных материалов, таких как жидкое стекло и пеностекло, которые, в отличие от традиционных теплоизоляционных материалов, (каменной ваты и минеральной ваты) имеют меньший вес, снижает вес самой БТИ, обеспечивает простоту монтажа и демонтажа, постоянный доступ к оборудованию, многократное использование без нарушения теплоизоляционного слоя. Кроме того, уменьшает время монтажа и демонтажа, не требует высококвалифицированной рабочей силы. Положительная экологическая составляющая предлагаемой конструкции теплоизоляции заключается в том, что используемые теплоизоляционные материалы не выделяют вредных для здоровья химических веществ, а короба, повторяющие конфигурацию теплоизолируемого объекта, предотвращают высыпание изоляционного материала и попадание взвешенных частиц в атмосферу.
Такая быстросъемная тепловая изоляция предназначена не только для трубопроводов и объектов цилиндрической формы, но и для различного энергетического оборудования, корпусов реакторов, резервуаров для хранилищ нефти и газа и др. аналогичных объектов.
Конструкция выполняется под любой тип арматуры по требованию Заказчика.
Устанавливаются противовандальные замки-защелки.
Полезная модель поясняется следующими иллюстрациями.
Фиг. 1 - блочный элемент горизонтально ориентированной быстросъемной тепловой изоляции, состоящий из верхнего и нижнего коробов;
Фиг. 2 - схема конструкции полуцилиндрического короба;
Фиг. 3 - фрагмент торца полуцилиндрического короба.
Быстросъемная тепловая изоляция (БТИ) на примере изоляции, выполненной для цилиндрической поверхности (трубопровода), представляет собой сборную конструкцию из блочных элементов, каждый из которых выполнен в виде охватывающих трубопровод (13) полуцилиндрических коробов (1) и (2), соединенных между собой удобными в эксплуатации замками-защелками (3), выполненными с возможностью регулировки. Каждый короб состоит из верхних внутреннего (9) и наружного (4) металлических кожухов и нижних внутреннего (10) и наружного (5) металлических кожухов, выполненных из оцинкованной или нержавеющей стали. Верхний наружный металлический кожух (4) выступает за торец верхнего короба (1) в виде припуска с образованием козырька (11), обеспечивающего защиту внутреннего содержимого коробов (1, 2) от неблагоприятных внешних факторов. Между наружными (4, 5) и внутренними (9, 10) кожухами размещен теплоизоляционный слой (6) - жидкое стекло (может применяться пеностекло и традиционные минеральная и каменная вата). Важно, что конструкция БТИ в виде скрепленных между собой коробов (1, 2) не прилегает напрямую к теплоизолируемому объекту (13) (например, трубопроводу, корпусу энергетического оборудования, корпусу ядерного реактора), так как предусмотрен зазор (12), поддерживаемый за счет внутренних пластинчатых пружин (7). Таким образом, создается двухуровневая система теплоизоляции: первый уровень представляет собой воздушную прослойку в зазоре (12), второй уровень - теплоизоляционный слой (6).
Края торцов внутренних кожухов (9, 10) коробов (1, 2) имеют внутренний загиб, к наружным кожухам (4, 5) коробов (1, 2) с отступом на ширину защитного козырька (11). С помощью клепки (15) или методом сварки крепится металлическая пластина, за счет которой и выполняется внутренний загиб. Точно так же выполнены и края торцов внешних кожухов коробов. При формировании теплоизоляционного слоя (6) внутренние (9, 10) и наружные (4, 5) кожухи не соприкасаются между собой, так как теплоизоляционный материал (6) во время заполнения вступает в адгезию с материалом кожухов (4, 5, 9, 10), в результате чего образуется прослойка теплоизоляционного слоя на стыке торцов коробов (14). Таким образом обеспечивается гарантированная зона перекрытия двух коробов (1, 2), которые при соединении образуют теплоизоляционный слой по всей протяженности изолируемого объекта - (13). Для удобства монтажа на наружных поверхностях находятся ручки (8).
Монтаж быстросъемной тепловой изоляции представляет собой несложный процесс соединения коробов заданной формы в единую конструкцию. Каждый верхний короб соединяется с нижним коробом в строгом порядке, установленном конструктивом заданного объекта. Получившаяся сборная конструкция соединяется с аналогичной последующей посредством замочного соединения. Таким образом, путем несложных последовательных соединений конструкций БТИ, состоящих из верхнего и нижнего коробов, формируется заданная сборная тепловая изоляция. Данный вид изоляции не требует особой подготовки теплоизолируемого объекта, за исключением отсутствия на нем старого изоляционного материала.
Заявляемая конструкция быстросъемной тепловой изоляции обеспечивает увеличение срока эксплуатации (БТИ), что позволяет использовать данную теплоизоляцию в течение всего срока службы теплоизолируемого объекта, а также, при сохранении идентичности конструкции теплоизолируемого объекта, возможно повторное применение теплоизоляции после выхода из строя и замены теплоизолируемого объекта.
Реализация полезной модели решает все поставленные задачи.