КОНЦЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ ТЕПЛОГИДРОИЗОЛИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к конструктивным элементам стальных трубопроводов с тепловой изоляцией из пенополиуретана (ППУ) в гидрозащитной полиэтиленовой оболочкой, и может быть использована в строительстве и теплоэнергетике.
Известно тепло- и гидроизолированое изделие, заключенное в гидроизоляционную оболочку, изготовленную из фасонных оболочек в виде заготовок, вырезанных из полиэтиленовых труб, фрагменты которых сваривают, оболочки герметизированы и полость по ними заполнена теплоизоляционной композиции (ППУ), при этом у предварительно изготовленной полиэтиленовой оболочки внутренняя поверхность обработана электроискровым разрядом, под полиэтиленовую оболочку установлены проводники-индикаторы системы оперативного дистанционного контроля состояния изоляции, при этом теплоизоляционная композиция, ее вспенивание и отверждение произведено после герметизации оболочки и установки торцевых заглушек. (патент РФ на изобретение RU 2274799, 2006 г.)
Недостатком данной конструкции является необходимость проведения дополнительных технологических операций, как сварка полиэтиленовых заготовок, а также герметизация швов расплавом полиэтилена или термоусадочной муфтой.
Ближайшим аналогом является «Концевая заглушка теплоизолированного или теплогидроизолированного изделия для трубопроводов», описанная в патенте на полезную модель RU 95061 U1.
Данная концевая заглушка теплоизолированного или теплогидроизолированного изделия для трубопроводов включает цилиндрический металлический стакан с осевым отверстием в дне для пропуска трубы изделия. Стакан выполнен с возможностью соосного расположения по отношению к трубе и защитной оболочке изделия. Стакан жестко и герметично закреплен на трубе. Торец стенки стакана расположен встык к торцу защитной оболочки изделия. В дне стакана выполнено отверстие для вывода проводников системы оперативного дистанционного контроля состояния изоляции изделия. Наружная поверхность стенки стакана и наружная поверхность защитной оболочки изделия выполнены с возможностью нанесения на них в зоне расположения стыка слоя мастики и последующей установки поверх слоя мастики термоусаживаемой муфты. Наружная поверхность дна стакана и наружная поверхность стенки стакана, свободная от термоусаживаемой муфты, имеют антикоррозионное покрытие. Наружный диаметр стакана соответствует наружному диаметру защитной оболочки изделия.
Концевую заглушку согласно прототипу монтируют на заключительной стадии изготовления изделия. Для этого снимают часть защитной оболочки, обнажают пенополиуретан, надевают металлический стакан на обнаженный пенополиуретан и устанавливают его таким образом, чтобы торец его стенки был расположен встык (примыкал) к торцу защитной оболочки изделия. Приваривают кольцевым сварочным швом снаружи дно стакана к трубе и осуществляют тем самым жесткое и герметичное крепление стакана на трубе. После чего на наружную поверхность стенки стакана и наружную поверхность защитной оболочки изделия наносят в зоне расположения стыка слой мастики и затем устанавливают поверх слоя мастики термоусаживаемую муфту.
К недостаткам данной конструкции относится сложность ее конструкции и сложность при изготовлении, так как герметизацию изделия термоусаживаемой муфтой проводят дополнительной технологической операцией, что, кроме усложнения сборки, повышает материалоемкость изделия.
Задачей изобретения является усовершенствование конструкции и упрощение изготовления концевого элемента, а также обеспечение высокой степени герметичности и ускорение технологического процесса производства (сборки).
Поставленная задача решается за счет того, что концевой элемент с изоляцией из пенополиуретана (ППУ) включает металлическую защитную заглушку изоляции с осевым отверстием в дне для пропуска трубы, отверстие для пропуска системы оперативного дистанционного контроля состояния изоляции изделия, слой теплоизолирующего материала, мастичную ленту, а также гидрозащитную трубу-оболочку с термоусаживаемым элементом, усадка которого осуществлена поверх металлической защитной заглушки изоляции, при этом гидрозащитная труба-оболочка выполнена из полиэтилена, а термоусаживаемый элемент образован с одной стороны, на конце, с торцевой части полиэтиленовой трубы-оболочки и выполнен в виде термоусаживаемого раструба, охватывающего металлическую защитную заглушку изоляции после усадки поверх мастичной ленты, нанесенной на наружную поверхность металлической защитной заглушки изоляции. При этом концевой элемент снабжен центрирующими опорами, установленными между стальным патрубком и гидрозащитной полиэтиленовой трубой - оболочкой.
Общими признаками предложенного технического решения «Концевой элемент с изоляцией из пенополиуретана» и полезной модели по патенту на полезную модель RU 95061 U1 являются следующие признаки:
- наличие металлической защитной заглушки изоляции (в прототипе - цилиндрический металлический стакан) с осевым отверстием в дне для пропуска трубы изделия, выполненной с возможностью соосного расположения по отношению к патрубку и полиэтиленовой трубе-оболочке (в прототипе - защитной оболочке изделия);
- усадка термоусаживаемого элемента производится на подготовленную мастичную ленту, расположенную между металлической заглушкой изоляции и термоусаживаемым элементом, поверх слоя мастики (в прототипе - наружные поверхности стенки стакана выполнены с возможностью нанесения на них в зоне расположения стыка слоя мастики и последующей установки поверх слоя мастики термоусаживаемой муфты).
Сопоставительный анализ ближайшего аналога (прототипа) и предложенного технического решения показал, что техническое решение отличается тем, что:
- труба-оболочка выполнена из полиэтилена для гидроизоляции;
- с торцевой стороны (на конце) на части длины полиэтиленовой трубы-оболочки выполнен термоусаживаемый элемент в виде термоусаживаемого раструба, заменяющий термоусаживаемую муфту;
- мастичная клеящая лента наносится на наружную поверхность металлической защитной заглушки изоляции;
- концевой элемент снабжен центрирующими опорами, установленными между трубой и полиэтиленовыми трубами-оболочками.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь технического результата, заключающегося в упрощении конструкции и упрощении технологии изготовления концевого элемента, в получении надежной герметичной конструкции, позволяющей сократить технологический процесс производства, и, как следствие, повысить производительность труда при одновременном уменьшении материалоемкости изделия и улучшении защиты от воздействия коррозии, т.е. от проникновения влаги, за счет чего обеспечивается надежность и прочность конструкции в целом, что приводит к увеличению срока эксплуатации изделия и трубопровода, в котором оно использовано.
Гарантированная защита от проникновения влаги требуется в связи с тем, что пенополиуретановая изоляция является абсорбентом впитывающим влагу. В случае нарушения гидрозащиты системы трубопровода, повышается коэффициент теплопроводности, возрастают температурные потери теплоносителя, а коррозия начнет разрушать металл трубы.
Упрощение сборки изделия достигается за счет исключения ряда операций - не требуется снимать часть защитной оболочки с обнажением пенополиуретана, не нужно надевать металлический стакан на обнаженный пенополиуретан и устанавливать его встык к торцу защитной оболочки изделия, для герметизации не требуется использование отдельного элемента - термоусадочной муфты.
Изготовление заявленного концевого элемента заключается в том, что защитную заглушку для теплоизоляции, имеющую форму стакана с отверстием в дне для прохода патрубка и отверстием (отверстиями) для прохождения системы оперативного дистанционного контроля, устанавливают соосно стальному патрубку и приваривают к нему, наносят и подготавливают мастику (мастичную ленту) на наружную поверхность стенок защитной заглушки, устанавливают гидрозащитную полиэтиленовую трубу-оболочку, при этом труба-оболочка с термоусаживаемым элементом удерживается на заданном расстоянии от патрубка надетыми на него центрирующими элементами, надвигают термоусаживаемый раструб, выполненный на части длины гидрозащитной полиэтиленовой трубы-оболочки, на стенку защитной заглушки поверх слоя мастики и производят его термоусадку (нагревание раструба), а затем заполняют полость между патрубком и гидрозащитной полиэтиленовой трубой-оболочкой, вспенивающимся теплоизоляционным материалом и вспенивают его.
Таким образом, выполнение термоусаживаемого элемента на конце трубы-оболочки с последующей усадкой его на металлическую защитную заглушку изоляции позволяет одновременно упростить конструкцию изделия при снижении расхода материала (исключено наличие отдельного элемента - термоусадочной муфты), существенно ускорить и упростить сборку изделия, при этом, что особенно важно, удалось обеспечить полную герметичность соединения.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг.1 - изделие в разрезе.
На фиг.2 - место соединения термоусаживаемого раструба с защитной заглушкой.
Концевой элемент трубопровода предназначен для объединения на терминале, проводников-индикаторов, проложенных в теплоизоляционном слое пенополиуретана по всей протяженности предизолированного трубопровода в единую петлю и контроля состояния теплоизоляционного слоя.
Конструктивно концевой элемент трубопровода представляет собой отрезок (патрубок) стальной трубы с пенополиуретановой изоляцией в гидрозищитной полиэтиленовой трубе-оболочке, присоединенной при помощи мастичной ленты к металлической защитной заглушке изоляции, а также соединение проводников индикаторов для коммутации на терминале.
Концевой элемент трубопровода состоит из патрубка (отрезка) стальной трубы 1, тепловой пенополиуретановой изоляции 2, проводников-индикаторов системы оперативного дистанционного контроля (СОДК) 3, центрирующих опор 4, гидрозащитной полиэтиленовой трубы-оболочки 5 с термоусадочным элементом выполненным в виде гладкого термоусаживаемого раструба на части ее длины, защитной заглушки изоляции 6, выполненной из металла с антикоррозионным покрыием и мастичной ленты 7. Защитная заглушка изоляции 6 имеет форму стакана, в дне которого выполнено отверстие для прохода трубы, а цилиндрическая стенка охвачена термоусаживаемым раструбом гидрозащитной полиэтиленовой трубы-оболочки после усадки раструба. Мастичная лента 7 располагается между внутренней поверхностью термоусаживаемого раструба гидрозащитной полиэтиленовой трубы-оболочки и наружной стенкой защитной заглушки изоляции 6.
Термоусаживаемый раструб полиэтиленовой трубы-оболочки изготовляется методом термоформования.
Термоформование - процесс изменения заготовки из полимерного материала нагретой до размягченного состояния, с приложением необходимых усилий для преобразования в изделие с новыми объемными размерами и последующим охлаждением. Для получения термоусаживаемого раструба используют заготовку из полиэтиленовой трубы-оболочки, полученную методом непрерывной экструзии на автоматической линии. В процессе производства полиэтиленовую заготовку обрабатывают коронным разрядом, для активации внутренней поверхности трубы-оболочки с целью увеличения адгезии к изолирующему материалу и отрезают по размеру.
Полученную мерную заготовку предварительно подогревают до необходимой температуры, выдерживают определенное время в печи для создания оптимальных условий и подготовки свойств материала для проведения процесса термоформования.
Применение метода термоформования обусловлено необходимостью изменения (увеличения) с торцевой части диаметрального размера полиэтиленовой трубы-оболочки на части ее длины и получения формы в виде гладкого раструба. При этом изменение диаметрального размера происходит только с одной, торцевой стороны трубы-оболочки и на необходимую длину в зависимости от диаметра трубопровода и длины стенки защитной заглушки изоляции 6, на которую впоследствии усаживают раструб. Процесс термоформования проводится известными способами, например методом внутреннего пневмораздува с калибровкой по наружному диаметру и быстрым охлаждением в форме. Полученный таким образом раструб имеет гладкую внутреннюю и наружную поверхность, которая потребуется при дальнейшем соединении с защитной заглушкой.
Металлическая защитная заглушка изоляции 6 располагается внутри раструбной части полиэтиленовой трубы-оболочки 5.
Раструб полиэтиленовой трубы-оболочки 5 и металлическая защитная заглушка изоляции 6 располагается таким образом, что оси соединяемых участков находятся на одной прямой.
Сборка устройства осуществляется следующим образом.
Защитную заглушку изоляции приваривают кольцевым сварочным швом к патрубку стальной трубы, затем на патрубок надевают центрирующие опоры и проводят систему оперативно дистанционного контроля. На защитную заглушку изоляции 6 надвигают термоусаживаемый элемент выполненный в виде раструба на гидрозащитной полиэтиленовой трубе-оболочке 5, прокладывая между ними мастичную ленту 7. Затем газовой горелкой подготавливают мастичную ленту (она должна подплавиться и стать мягкой), а затем этой же горелкой прогревают (усаживают) термоусаживаемый элемент выполненный в виде раструба. Так как полиэтилен имеет эффект «памяти формы», тогда при нагреве раструб будет стремиться вернуться в первоначальное состояние (к первоначальной форме и размеру) т.е. термоусаживаемый раструб уменьшится в диаметре и примет цилиндрическую форму, присущую ему первоначально в момент изготовления, а расплав мастичной ленты, обладающий хорошими адгезионными свойствами к двум материалам, обеспечит надежное герметичное соединение.
Соединение металлической защитной заглушки изоляции 6 и раструбной части полиэтиленовой трубы-оболочки 5 происходит за счет прогрева и усадки термоусаживаемого элемента на подготовленную мастичную ленту 7 расположенную между ними, образуя при этом надежное герметичное соединение, не нуждающееся в обслуживании. Затем заполняют полость между патрубком и гидрозащитной полиэтиленовой трубой-оболочкой, вспенивающимся теплоизоляционным материалом.